15/Опасности техносферы. Зоны с высокой совокупностью опасностей в техносфере. Окружающая среда регионов и крупных городов.

В техносфере, созданной человеком, к зонам повышенной опасности, где на человека воздействуют их совокупности, относятся экономически развитые регионы, промышленные и селитебные зоны крупных городов, производственная среда объектов, зоны техногенных аварий, стихийных природных явлений и транспорта. Выбросы и сбросы загрязняющих веществ по регионам России распределяются неравномерно. Самые большие загрязнения получают такие регионы как Уральский, Центральный, Северный, Западно-Сибирский и Восточно-Сибирский. Самый большой процент выбросов приходится на Уральский район – 22,6 %, а самая большая доля сбросов характерна для Центрального района – 20,6 %. Отдельные города и промышленные центры дают более наглядную картину о загрязнении окружающей среды и её современном состоянии. Например, в 2000 г. в список городов, где в атмосферном воздухе максимальная концентрация загрязняющих веществ превышала 10 ПДК, входило 40 городов, с населением 23,3 млн. человек. Надо сказать, что к I и II категории экологического неблагополучия относятся все города-миллионеры, включая Санкт-Петербург и Москву. Это не просто крупные города, это ещё и крупные промышленные центры, где развиваются такие отрасли как металлургия, химия, нефтехимия. Наибольший уровень загрязнения атмосферного воздуха в 2003 г. отмечался в Братске, Екатеринбурге, Иркутске, Кемерово, Краснодаре, Липецке, Норильске, Магнитогорске, Саратове, Череповце. К веществам, определяющим уровень загрязнения атмосферного воздуха, относились – диоксид азота, формальдегид, сероуглерод, фенол, аммиак, бенз(а)пирен, диоксид серы и др. вещества. В загрязнение воздуха крупных городов большой вклад вносит насыщенность транспортными средствами, доля выбросов которого составляет до 50 % а в Москве эта доля доходит до 90 %. К автомобильным выбросам относятся оксиды азота, бенз(а)пирен, оксиды углерода. Помимо выбросов вредных веществ негативное воздействие транспорта проявляется в шумовом загрязнении. В крупных городах до 50 % населения живут в условиях акустического дискомфорта. Допустимые уровни шума на самых загруженных участках превышаются на 30…40 дБ, а это реальная опасность для здоровья людей. Почвы территорий и близко расположенных к ним зон таких городов как Норильск, Мончегорск, Санкт-Петербург, Кировград, Рудная Пристань, Белово, загрязнены тяжелыми металлами – никелем, медью, ртутью, свинцом. Ещё факторами неблагополучия крупных городов является нарушение микроклимата, изменение режима подземных вод, загрязнение подземных и поверхностных вод. В основной части городов с ростом техногенных нагрузок происходит деградация растительности, а это тоже оказывает влияние на состояние окружающей среды. Производственная среда Такая часть техносферы как производственная среда обладает повышенной совокупностью негативных факторов. В производственной среде к главным носителям вредных и травмирующих факторов относятся машины, химически и биологически активные предметы труда, источники энергии, неправильные действия работников, нарушение режима трудовой деятельности, отклонения от допустимых параметров микроклимата рабочей зоны. К вредным и травмирующим факторам относят: Физические факторы; Химические факторы; Биологические факторы; Психофизиологические факторы. Основные физические факторы производственной среды – машины и механизмы в процессе их движения, высокие уровни шума и вибраций, ионизирующие и электромагнитные излучения. Недостаточная освещенность производственных помещений и повышенный уровень статического электричества. Все эти факторы каждый в отдельности и в своей совокупности могут привести к опасным травмам человека и сделать его инвалидом. Химическими вредными факторами производственной сферы являются различные вещества и соединения, обладающие токсическим, канцерогенным, мутагенным, раздражающим воздействием на организм человека. Патогенные микроорганизмы – бактерии, вирусы, а также продукты их жизнедеятельности, являются биологическим фактором производственной сферы. Нервно-психическое напряжение и физические перегрузки человека являются психофизиологическими факторами. При отсутствии комфортных условий труда в рабочей зоне могут возникнуть такие источники физических вредных факторов как повышенная или пониженная температура воздуха, атмосферное давление, влажность, недостаточная освещенность или повышенная яркость и др. На производстве не только техника является источником негативных воздействий, но и такой антропогенный фактор как психофизическое состояние работающих. Как правило, травматизм в начале трудовой деятельности связан с отсутствием достаточных знаний и навыков безопасной работы. При стаже от 2…7 лет рост уровня травматизма связан с небрежностью, халатностью, а иногда и сознательным нарушением требований безопасности. Профессиональные навыки и осмотрительность, выполнение требований безопасности появляются у работников при стаже от 7…21 г. Травмирование и профессиональные заболевания работников являются следствием воздействия негативных факторов производственной сферы. Зоны чрезвычайных ситуаций Стихийные явления и техногенные аварии приводят к чрезвычайным ситуациям. Наибольшая аварийность характерна для угольной, горнорудной, нефтегазовой, химической, металлургической отраслей. На территории РФ в 2004 г. были зафиксированы такие чрезвычайные ситуации: На железнодорожном транспорте произошло 4 крушения и аварии; На пассажирских и грузовых судах произошло 19 аварий; Авиационных катастроф было 35; В зданиях и сооружениях жилого, социально-бытового и культурного назначения произошло 502 пожара; Произошло 116 крупных автомобильных катастроф; Магистральные аварии – 55; На предприятиях угольной промышленности в 2000 г. было зафиксировано 34 аварии; Нефтегазодобывающая отрасль – 17 аварий и др. Аварии на объектах ядерной энергетики и химического производства представляют наибольшую опасность для населения. Например, Чернобыльская авария в первые дни увеличила уровень радиации в зоне около станции над естественным фоном в 1000…1500 раз. Достаточно часто проявление первичных негативных факторов в той или иной чрезвычайной ситуации вызывает цепь вторичных негативных факторов – это могут быть пожары, задымленность, затопление помещений. Количество травм, жертв и нанесенный материальный ущерб от действия вторичных факторов может быть значительно больше, чем от первичных. В современном мире техногенных чрезвычайных происшествий ежегодно происходит более 500 млн. Миллионы людей становятся или инвалидами или погибают – это результат превращения биосферы в техносферу. Замечание 2 Среди приоритетных антропогенных негативных воздействий преобладают техногенные, образовавшиеся в результате деятельности человека. Основная часть факторов – яды, шум, вибрация – имеет характер прямого действия, но вторичные факторы тоже проявляют себя – фотохимический смог, кислотные дожди и др. Возникают они в среде обитания человека в результате химических или энергетических процессов взаимодействия первичных факторов, как между собой, так и с компонентами биосферы. Масштабы и уровни воздействия негативных факторов постоянно нарастают и достигают таких значений, когда и человеку и природной среде угрожает явная опасность необратимых деструктивных изменений. В этом случае они рассматриваются не как техногенные, а уже экологические чрезвычайные ситуации. Полностью устранить негативные воздействия в техносфере нельзя, но вполне реально ограничить их воздействие до допустимого уровня.

16. Опасности техносферы. Зоны с высокой совокупностью опасностей в техносфере. Производственная среда. Негативные факторы производственной среды и их характеристики.

Негативные факторы производственной среды подразделяются по природе действия на следующие группы: физические; химические; биологические; психофизиологические.

Физические негативные факторы производственной среды включают в себя:

o движущиеся машины и механизмы; подвижные части производственного оборудования; продвигающиеся изделия, заготовки, материалы; разрушающиеся конструкции; обрушивающиеся горные породы:

o повышенную запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны;

o повышенную или пониженную температуру поверхностей оборудования, материалов;

o повышенную или пониженную температуру воздуха рабочей зоны;

o повышенный уровень шума на рабочем месте;

o повышенный уровень вибрации;

o повышенный уровень инфразвуковых колебаний;

o повышенный уровень ультразвука;

o повышенное или пониженное барометрическое давление в рабочей зоне и его резкое изменение;

o повышенную или пониженную влажность воздуха;

o повышенную или пониженную подвижность воздуха;

o повышенную или пониженную ионизацию воздуха;

o повышенный уровень ионизирующих излучений в рабочей зоне;

o повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;

o повышенный уровень статического электричества;

o повышенный уровень электромагнитных излучений;

o повышенную напряженность электрического поля;

o повышенную напряженность магнитного поля;

o отсутствие или недостаток естественного света;

o недостаточную освещенность рабочей зоны;

o повышенную яркость света;

o пониженную контрастность;

o прямую и отраженную блесткость;

o повышенную пульсацию светового потока;

o повышенный уровень ультрафиолетовой радиации;

o повышенный уровень инфракрасной радиации;

o острые кромки, заусенцы и шероховатость на поверхностях заготовок, инструментов и оборудования;

o расположение рабочего места на значительной высоте относительно поверхности земли (пола);

o невесомость.

Химические негативные факторы производственной среды подразделяются:

o по характеру воздействия на организм человека - на токсические, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные, влияющие на репродуктивную функцию;

o по пути проникновения в организм человека - через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки.

Биологические негативные факторы производственной среды включают биологические объекты, в числе которых патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы, риккетсии, спирохеты, грибы, простейшие) и продукты их жизнедеятельности.

Психофизиологические негативные факторы производственной среды по характеру действия подразделяются на физические перегрузки и нервно-психические перегрузки.

Физические перегрузки подразделяются на статические и динамические.

Нервно-психические перегрузки подразделяются на умственное перенапряжение; перенапряжение анализаторов; монотонность труда; эмоциональные перегрузки.

Опасные и вредные

производственные факторы

Опасный производственный фактор - фактор среды и трудового процесса, воздействие которого на работающего в определенных условиях может быть причиной травмы, острого заболевания или внезапного резкого ухудшения здоровья, даже смерти.

Вредный производственный фактор - фактор среды и трудового процесса, воздействие которого на работающего в определенных условиях может привести к заболеванию, снижению работоспособности и (или) отрицательному влиянию на здоровье будущего потомства.

В зависимости от количественной характеристики и продолжительности действия отдельные вредные производственные факторы могут стать опасными.

Исходя из соотношения имеющихся и предельно допустимых уровней опасных и вредных факторов условия труда по степени вредности и опасности делятся на четыре класса:

1-й класс - оптимальные условия труда;

2-й класс - допустимые условия труда, которые вызывают функциональные отклонения, но после регламентируемого отдыха организм приходит в нормальное состояние;

3-й класс - вредные условия труда, характеризующиеся наличием вредных производственных факторов, превышающих гигиенические нормы, оказывающих неблагоприятное воздействие и негативно влияющих на потомство. Условия труда 3-го класса по вредности разделяются на четыре степени:

o условия труда, характеризующиеся такими отклонениями от гигиенических нормативов, которые вызывают обратимые функциональные изменения и обусловливают риск развития заболевания;

o условия труда с такими уровнями опасных и вредных факторов, которые могут вызвать стойкие функциональные нарушения, приводящие в большинстве случаев к росту заболеваемости с временной утратой трудоспособности, повышению частоты обшей заболеваемости, появлению начальных признаков профессиональной патологии;

o условия труда, характеризующиеся такими уровнями вредных факторов, которые приводят к развитию профессиональной патологии в легких формах в период трудовой деятельности, росту хронической общесоматической патологии, включая повышенные уровни заболеваемости с временной утратой трудоспособности.

o условия труда, при которых могут возникать выраженные формы профессиональных заболеваний, отмечается значительный рост хронической патологии и высокие уровни заболеваемости с временной утратой трудоспособности;

4-й класс - опасные (экстремальные) условия труда, характеризующиеся такими уровнями производственных факторов, воздействие которых в течение рабочей смены (или ее части) создает угрозу для жизни, высокий риск возникновения тяжелых форм острых профессиональных поражений.

Между вредными и опасными производственными факторами наблюдается определенная взаимосвязь. Во многих случаях наличие вредных факторов способствует появлению опасных факторов. Например, чрезмерная влажность в производственном помещении и наличие токопроводящей пыли (вредные факторы) повышают опасность поражения человека электрическим током (опасный фактор).

16. Человек и опасности техносферы. Основы физиологии труда. Классификация основных форм деятельности человека. Энергетические затраты при различных формах деятельности.

Уровень энергозатрат человека при различных формах деятельности служит критерием тяжести и напряженности выполняемой работы, имеет большое значение для оптимизации условий труда и его рациональной организации. Уровень энергозатрат определяют методом полного газового анализа, при этом учитывается объем потребления кислорода и выделенного углекислого газа. С увеличением тяжести труда значительно возрастают потребление кислорода и количество расходуемой энергии.

Тяжесть и напряженность труда характеризуются степенью функционального напряжения организма. Оно может быть энергетическим, зависящим от мощности работы (при физическом труде), и эмоциональным (при умственном труде), когда имеет место информационная перегрузка.

Физический труд характеризуется большой нагрузкой на организм, требующей преимущественно мышечных усилий и соответствующего энергетического обеспечения, а также оказывает влияние на функциональные системы (сердечно-сосудистую, нервно-мышечную, дыхательную и др.), стимулирует обменные процессы. Основным его показателем является тяжесть. Энергозатраты при физическом труде в зависимости от тяжести работы составляют 4000–6000 ккал в сутки, а при механизированной форме труда энергетические затраты составляют 3000–4000 ккал.

Умственный труд объединяет работы, связанные с приемом и передачей информации, требующие активизации процессов мышления, внимания, памяти. Данный вид труда характеризуется значительным снижением двигательной активности. Основным показателем умственного труда является напряженность, отражающая нагрузку на центральную нервную систему. Энергозатраты при умственном труде составляют 2500–3000 ккал в сутки. Но затраты энергии меняются в зависимости от рабочей позы. Так, при рабочей позе сидя затраты энергии превышают на 5-10 % уровень основного обмена; стоя – на 10–25 %, при вынужденной неудобной позе – на 40–50 %. При интенсивной интеллектуальной работе потребность мозга в энергии составляет 15–20 % общего обмена в организме.

Повышение суммарных энергетических затрат при умственной работе определяется степенью нервно-эмоциональной напряженности. Суточный расход энергии при умственном труде повышается на 48 % при чтении вслух сидя, на 90 % – при чтении лекций, на 90-100 % – у операторов ЭВМ. Кроме того, мозг склонен к инерции, так как после прекращения работы мыслительный процесс продолжается, что приводит к большему утомлению и истощению ЦНС, чем при физическом труде.

16. Человек и опасности техносферы. Основы физиологии труда. Классификация условий трудовой деятельности. Классы условий труда.

20.Человек и опасности техносферы. Основы физиологии труда. Работоспособность и ее динамика

Эффективность трудовой деятельности во многом определяется работоспособностью организма.

Работоспособность — величина функциональных возможностей организма человека, характеризуется количеством и качеством работы, выполняемой за определенное время.

Физиологи установили, что работоспособность — величина переменная и связано это с изменениями характера протекания физиологических и психических функций в организме. Высокая работо-способность при любом виде деятельности обеспечивается только в том случае, когда трудовой ритм совпадает с естественной периодичностью суточного ритма физиологических функций организма.

Работоспособность человека в течение рабочей смены характеризуется фазным развитием. Основные фазы работоспо-собности следующие:

• врабатывание или нарастающая работоспособность, в течение которой происходит перестройка физиологических функций от предшествующего вида деятельности человека к производственной. В зависимости от характера труда и индивидуальных особенностей эта фаза длится от нескольких минут до 1,5 часов;

• устойчивая высокая работоспособность, характеризующаяся тем, что в организме человека устанавливается относительная стабильность или даже некоторое снижение напряженности физиологических функций. Это состояние сочетается с высокими тру-довыми показателями (увеличение выработки, уменьшение брака, снижение затрат рабочего времени на выполнение операций, сокращение простоев оборудования, ошибочных действий). В зави-симости от степени тяжести труда фаза устойчивой работоспособности может удерживаться в течение 2–2,5 и более часов;

• развитие утомления и связанное с этим падение работоспособности, которое длится от нескольких минут до 1–1,5 часов и характеризуется ухудшением функционального состояния организма и показателей его трудовой деятельности.

Динамика работоспособности за смену графически представляет собой кривую, нарастающую в первые часы, проходящую затем на достигнутом высоком уровне и убывающую к обеденному перерыву. Описанные фазы работоспособности повторяются и после перерыва. При этом фаза врабатывания протекает быстрее, а фаза устойчивой работоспособности ниже по уровню и менее длительная, чем до обеденного перерыва. Во второй половине смены снижение работо-способности наступает раньше и развивается сильнее в связи с более глубоким утомлением.

Для динамики работоспособности человека на протяжении суток, недели характерна та же закономерность, что и для работоспособности в течение смены. В различное время суток организм человека по-разному реагирует на физическую и нервно-психическую нагрузку. В соответствии с суточным циклом работоспособности наивысший ее уровень отмечается в утренние и дневные часы: с 8 до 12 часов первой половины дня и с 14 до 16 часов второй. В вечерние часы работоспо-собность понижается, достигая своего минимума ночью.

В течение недели работоспособность человека не является стабильной величиной, а подвержена определенным изменениям. В первые дни недели работоспособность постепенно увеличивается в связи с постепенным вхождением в работу. Достигая наивысшего уровня на третий день, работоспособность постепенно снижается, резко падая к последнему дню рабочей недели.

Режимы труда и отдыха должны учитывать особенности изменения работоспособности. Если время работы будет совпадать с периодами наивысшей работоспособности, то работник сможет выпол-нить максимум работы при минимальном расходовании энергии и минимальном утомлении.

Утомление — временное состояние органа или целого организма, характеризующееся снижением его работоспособности в результате длительной или чрезмерной нагрузки.

Утомление представляет собой обратимое физиологическое состояние. Если работоспособность не восстанавливается к началу следующего периода работы, утомление может переходить в переутомление — более стойкое снижение работоспособности, которое может привести к снижению иммунитета и развитию различных заболеваний. Утомление и переутомление могут быть причиной повышенного травматизма на производстве.

21. Человек и опасности техносферы. Комфортные условия жизнедеятельности. Теплообмен человека с окружающей средой

Теплообмен человека с окружающей средой. Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение нормальных метеорологических условий в помещениях, оказывающих существенное влияние на тепловое самочувствие человека. Метеорологические условия, или микроклимат, зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий отопления и вентиляции.

Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Ее количество зависит от степени физического напряжения в определенных климатических условиях и составляет от 85 Дж/с (в состоянии покоя) до 500 Дж/с (при тяжелой работе). Для того чтобы физиологические процессы в организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота должна полностью отводиться в окружающую среду. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву либо к переохлаждению организма и как следствие к потери трудоспособности, быстрой утомляемости, потери сознания и тепловой смерти.

Одним из важных интегральных показателей теплового состояния организма является средняя температура тела (внутренних органов) порядка 36,5 °С. Она зависит от степени нарушения теплового баланса и уровня энергозатрат при выполнении физической работы. При выполнении работы средней тяжести и тяжелой при высокой температуре воздуха температура тела может повышаться от нескольких десятых градуса до 1...2 °С. Наивысшая температура внутренних органов, которую выдерживает человек, составляет +43 °С, минимальная +25 °С. Температурный режим кожи играет основную роль в теплоотдаче. Ее температура меняется в довольно значительных пределах и при нормальных условиях средняя температура кожи под одеждой составляет 30...34 °С. При неблагоприятных метеорологических условиях на отдельных участках тела она может понижаться до 20 °С, а иногда и ниже.

Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыделение Qтп человека полностью воспринимается окружающей средой Qтo, т.е. когда имеет место тепловой баланс Qтп = Qro . В этом случае температура внутренних органов остается постоянной. Если теплопродукция организма не может быть полностью передана окружающей среде (Qтп > Qтo), происходит рост температуры внутренних органов и такое тепловое самочувствие характеризуется понятием жарко. Теплоизоляция человека, находящегося в состоянии покоя (отдых сидя или лежа), от окружающей среды приведет к повышению температуры внутренних органов уже через 1 ч на 1,2 °С. Теплоизоляция человека, производящего работу средней тяжести, вызовет повышение температуры уже на 5 °С и вплотную приблизится к максимально допустимой. В случае, когда окружающая среда воспринимает больше теплоты, чем ее воспроизводит человек (Qтп < Qтo), то происходит охлаждение организма. Такое тепловое самочувствие характеризуется понятием холодно.

Теплообмен между человеком и окружающей средой осуществляется конвекцией Qk в результате омывания тела воздухом, теплопроводностью Qт , излучением на окружающие поверхности Qл и в процессе тепломассообмена (Qтм=Qп+Qд) при испарении влаги, выводимой на поверхность кожи потовыми железами Qп и при дыхании Qд:

Qтп = Qк + Qт + Qл + Qтм.

Конвективный теплообмен определяется законом Ньютона:

Qк = aкFэ(tпов – tос),

где ?к – коэффициент теплоотдачи конвекций; при нормальных параметрах микроклимата ?к= 4,06 Вт/ (м •°С); tпов–температура поверхности тела человека (для практических расчетов зимой около 27,7 °С, летом около 31,5 °С); tос –температура воздуха, омывающего тело человека; Fэ –эффективная поверхность тела человека (размер эффективной поверхности тела зависит от положения его в пространстве и составляет приблизительно 50...80 % геометрической внешней поверхности тела человека); для практических расчетов Fэ= 1,8 м2. Значение коэффициента теплоотдачи конвекцией можно определить приближенно как ?к=?/?, где ?, – коэффициент теплопроводности газа пограничного слоя, Вт/ (м ?°С); ? –толщина пограничного слоя омывающего газа, м.

Удерживаемый на внешней поверхности тела пограничный слой воздуха (до 4...8 мм при скорости движения воздуха w = 0) препятствует отдаче теплоты конвекцией. При увеличении атмосферного давления (В) и в подвижном воздухе толщина пограничного слоя уменьшается и при скорости движения воздуха 2 м/с составляет около 1 мм. Передача теплоты конвекцией тем больше, чем ниже температура окружающей среды и чем выше скорость движения воздуха. Заметное влияние оказывает и относительная влажность воздуха ?, так как коэффициент теплопроводности воздуха является функцией атмосферного давления и влагосодержания воздуха.

На основании изложенного выше можно сделать вывод, что величина и направление конвективного теплообмена человека с окружающей средой определяется в основном температурой окружающей среды, атмосферным давлением, подвижностью и влагосодержанием воздуха, т.е. Qк =f(toc;?;w;?).

Теплопроводность тканей человека мала, поэтому основную роль в процессе транспортирования теплоты играет конвективная передача с потоком крови.

Лучистый поток при теплообмене излучением тем больше, чем ниже температура окружающих человека поверхностей. Он может быть определен с помощью обобщенного закона Стефана – Больцмана.

 Для практических расчетов в диапазоне температур окружающих человека предметов 10...60 °С приведенный коэффициент излучения Спр ? 4,9 Вт/ (м2 К4). Коэффициент облучаемости ?1-2 обычно принимают равным 1,0. В этом случае значение лучистого потока зависит в основном от степени черноты ? и температуры окружающих человека предметов, т.е. Q^=f(Tоп;?)

Количество теплоты, отдаваемое человеком в окружающую среду при испарении влаги, выводимой на поверхность потовыми железами,

Qn==Gnr,

где Gn – масса выделяемой и испаряющейся влаги, кг/с; r – скрытая теплота испарения выделяющейся влаги, Дж/кг.

Данные о потовыделении в зависимости от температуры воздуха и физической нагрузки человека приведены в табл. 1.1. Как видно из таблицы, количество выделяемой влаги меняется в значительных пределах. Так, при температуре воздуха 30 °С у человека, не занятого физическим трудом, влаговыделение составляет 2 г/мин, а при выполнении тяжелой работы увеличивается до 9,5 г/мин.

Количество теплоты, отдаваемой в окружающий воздух с поверхности тела при испарении пота, зависит не только от температуры воздуха и интенсивности работы, выполняемой человеком, но и от скорости окружающего воздуха и его относительной влажности, т.е. Qп=f(tос; В;w; ?; J), где J–интенсивность труда, производимого человеком, Вт.

22. Человек и опасности техносферы. Комфортные условия жизнедеятельности. Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека.

Параметры микроклимата оказывают существенное влияние на самочувствие, состояние здоровья и работоспособность человека. Отклонение параметров микроклимата приводит к нарушению теплового баланса. Например, понижение температуры окружающего воздуха приводит к увеличению теплоотдачи от организма за счет теплопроводности, конвекции и излучения. Слишком сильное понижение температуры может привести к чрезмерному переохлаждению организма. Понижение температуры и повышение скорости движения воздуха также увеличивает теплоотдачу от организма и может привести к переохлаждению организма за счет возрастания отдачи теплоты конвекцией и при испарении пота. При переохлаждении организма уменьшается функциональная деятельность органов человека, скорость биохимических процессов, снижается внимание, затормаживается умственная деятельность и, в конечном счете, снижается активность и работоспособность. При повышении температуры тепловыделения человека начинают превышать теплоотдачу, может возникать перегрев организма. Ухудшается самочувствие и падает работоспособность. Действие высокой температура воздуха на организм нередко вызывает серьезные и стойкие изменения в деятельности сердечно-сосудистой системы, наблюдаются изменения со стороны дыхания, снижается секреция желудочного и поджелудочного сока, желчи, угнетается моторика желудка, снижается сила условных рефлексов, ослабляется внимание, ухудшается координация движения, что может быть причиной роста травматизма, снижение работоспособности и производительности труда. Переносимость человеком повышенной температуры и его теплоощущения в значительной мере зависят от влажности и скорости окружающего воздуха. Подвижность воздуха эффективно способствует теплоотдаче организма человека и положительно проявляется при высоких температурах, но отрицательно при низких. При высокой влажности пот не испаряется, а стекает струйками с поверхности кожного покрова. Имеет место так называемое "проливное" течение пота. В таких условиях не обеспечивается даже минимально необходимая теплоотдача из организма. Наблюдается интенсивный перегрев организма, при котором человек не способен выполнять не только тяжелую физическую работу, но и даже длительное время легкую. Эффективность всех видов умственного труда также резко снижается. Недостаточная влажность также может оказаться неблагоприятной для человека вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек, их пересыхания и растрескивания, а затем и загрязнения болезнетворными микроорганизмами. Поэтому при длительном пребывании людей в закрытых помещениях рекомендуются ограничиваться относительной влажностью в пределах 30... 70%. Интенсивное потоотделение приводит к потере воды, минеральных солей и водорастворимых витаминов. Считается допустимым для человека снижение его массы на 2...3% путем испарения влаги - обезвоживание организма. Обезвоживание на 6% влечет за собой нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения; испарение влаги на 15... 20% приводит к смертельному исходу. При тяжелой работе в условиях высокой температуры выделиться с потом до 90-б0г NаС1 (всего в организме около 140г NаС1). Кроме NаС1, происходит потеря организмом калия, кальция, магния, цинка, йода и других микроэлементов. Потеря воды и минеральных солей ведет к сгущению крови и нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы. Потеря водорастворимых витаминов (С, В1,В2) при сильном потоотделении может достигать 15-25% необходимой суточной дозы, что способствует развитию витаминного дефицита. При высокой температуре воздуха и дефиците воды в организме усиленно расходуются углеводы, жиры, разрушаются белки. Для восстановления водного баланса работающих в горячих цехах устанавливают пункты подпитки подсоленной (около 0,5% NаС1) газированной питьевой водой из расчета 4...5 л на человека в смену. На ряде заводов для этих целей применяют белково- витаминный напиток. В жарких климатических условиях рекомендуется пить охлажденную питьевую воду или чай. Длительное воздействие высокой температуры особенно в сочетании с повышенной влажностью может привести к значительному накоплению теплоты в организме и развитию перегревания организма выше допустимого уровня — гипертермии — состоянию, при котором температура тела поднимается до 38...39°С. Клинически при гипертермии наблюдается: головная боль, головокружение, общая слабость, искажение цветового восприятия предметов, сухость во рту, тошнота, рвота, гиперемия лица, обильное потоотделение, учащенный пульс и дыхание, увеличение в крови остаточного азота и молочной кислоты. Выраженная гипертермия, сопровождающаяся высокой температурой тела(40-41°С) и тяжелым общим состоянием организма, называется тепловым ударом. При этом наблюдается бледность, синюшность, зрачки расширены, дыхание частое, поверхностное(50-60 в 1мин), временами судороги, тахикардия, падение артериального давления (тепловой коллапс), потеря сознания. В тяжелых случаях могут наблюдаться нервно- психические расстройства.  Тепловой удар возникает в особо неблагоприятных условиях работы: выполнение тяжелой физической работы в условиях высокой температуры,  инфракрасного излучения и высокой влажности,  в одежде, затрудняющей теплоотдачу; работы на открытом воздухе в жарком климате.   Многие производственные процессы, выполняемые при пониженной температуре, большой подвижности и влажности воздуха могут быть причинами охлаждения и даже переохлаждения организма (гипотермия). В начальном периоде воздействия умеренного холода наблюдается уменьшение частоты дыхания, увеличение объема вдоха, снижается теплоотдача за счет понижения температуры поверхности тела в результате спазма периферических сосудов (особенно в области кистей и стоп) и перераспределение крови во внутренние органы. При очень резком охлаждении организма при длительном воздействии наблюдается стойкий сосудистый спазм, что вызывает ощущение боли. При продолжительном действии холода дыхание становится неритмичным, частота и объем вдоха увеличивается, изменяется углеводный обмен. Прирост обменных процессов при понижении температуры на 1°С составляет около 10%, а при интенсивном охлаждении он может возрасти в 3 раза по сравнению с уровнем основного обмена. Появляется мышечная дрожь, при которой никакой работы не совершается, а вся энергия превращается в теплоту. Место выработки тепла в организме - скелетные мышцы. При незначительном охлаждении начинается их непроизвольная микровибрация, затем происходит длительная синхронная активность отдельных мышечных волокон (терморегуляционный тонус) и при очень сильном охлаждении возникает холодная дрожь. Теплообразование в этом случае повышается в 3-5 раз. При произвольной мышечной активности (ходьбе, беге) также образуется тепло, а теплообразование в организме может увеличиваться в 10-20 раз. Появление мышечной дрожи в течение некоторого времени может задерживать снижение температуры внутренних органов даже при интенсивном охлаждении поверхности тела. Однако при продолжении действия холода могут возникнуть холодовые травмы и даже наступить смерть.
	Действие теплового излучения на организм имеет ряд особенностей, одной из которых является способность инфракрасных лучей различной длины волны проникать на различную глубину и поглощаться соответствующими тканями, оказывая тепловое действие. Короткие инфракрасные лучи (до 1,5 мкм) проникают в ткани на глубину нескольких сантиметров, поглощаются кровью и водой в слоях кожи и подкожной клетчатки, а также способны проникать через кости черепной коробки и воздействовать на мозговые оболочки, мозговую ткань. Длинные инфракрасные лучи (более 1,5 мкм) поглощаются верхним 2-миллиметровым слоем кожи. Особенно сильно поглощаются лучи с длиной волны 6-10 мкм, вызывая "калящий эффект". Воздействие инфракрасного излучения на организм проявляется как общими, так и местными реакциями. Местная реакция сильнее выражена при облучении длинноволновыми инфракрасными лучами. Коротковолновое инфракрасное излучение обладает более выраженным общим действием. Степень повышения температуры кожи в ответ на инфракрасное облучение находится в зависимости от его интенсивности. Тепловое облучение интенсивностью до 350 Вт/м2не вызывает неприятного ощущения, при 1050 Вт/м2 уже через 3...5 мин на поверхности кожи появляется неприятное жжение (температура кожи повышается на 8...10°С), а при 3500 Вт/м2через несколько секунд возможны ожоги. Наряду с ростом температуры облучаемой поверхности тела наблюдается также рефлекторное изменение частоты пульса на фоне неизменной температуры тела. При облучении интенсивностью 700...1400 Вт/м2 частота пульса увеличивается на 5...7 ударов в минуту. Время пребывания в зоне теплового облучения лимитируется в первую очередь температурой кожи, болевое ощущение появляется при температуре кожи 40...45 °С (в зависимости от участка).  Под влиянием теплового облучения в организме происходят биохимические сдвиги, уменьшается кислородная насыщенность крови, понижается венозное давление, замедляется кровоток и как следствие наступает нарушение деятельности сердечно-сосудистой и нервной систем. Изменения в организме под воздействием инфракрасного излучения зависят от его интенсивности, спектрального состава, площади и зоны облучения. Так, наибольший эффект наблюдается при облучении области шеи, верхней половины туловища. При действии инфракрасной радиации могут развиваться патологические состояния у отдельных лиц в связи с профессиональной деятельностью: повреждения кожи; повреждения глаз; солнечный удар. Изменения на коже характеризуются эритемой, при интенсивном облучении может быть ожог, при длительном воздействии на коже может развиваться коричнево-красная пигментация. К патологическим изменениям глаз относятся коньюктивиты, помутнение роговицы и др. Длительное воздействие(10-20лет) коротковолновой инфракрасной радиации большой интенсивности на глаза может вызвать поражение хрусталика - катаракту (у сталеваров, прокатчиков, кузнецов, кочегаров, стеклодувов). Солнечный удар может возникнуть при работах на открытом воздухе (строители, геологи, сельскохозяйственные рабочие и др.) в результате интенсивного прямого облучения головы инфракрасным излучением коротковолнового диапазона (1-1,4 мкм), следствием чего является тяжелое поражение оболочек и мозговой ткани вплоть до выраженного менингита и энцефалита. Клиническая картина солнечного удара характеризуется общей слабостью, головной болью, головокружением, шумом в ушах, беспокойством, расстройством зрения, тошнотой, рвотой. В тяжелых случаях - помрачнение сознания, резкое возбуждение, судороги, галлюцинации, бред, потеря сознания. Температура тела при этом в отличие от теплового удара нормальная или незначительно повышена.

23.Человек и опасности техносферы. Комфортные условия жизнедеятельности. Терморегуляция организма человека. Виды терморегуляции.

Теплота способна переходить только из области более высокой температуры в область более низкой. Поэтому поток тепловой энергии от живого организма в окружающую среду не прекращается до тех пор, пока температура тела выше, чем температура среды.

Температура тела определяется соотношением скорости метаболической теплопродукции клеточных структур и скорости рассеивания образующейся тепловой энергии в окружающую среду. Следовательно, теплообмен между организмом и средой является неотъемлемым условием существования теплокровных организмов. Нарушение соотношения этих процессов приводит к изменению температуры тела.

Жизнь может протекать в узком диапазоне температур.

Возможность протекания процессов жизнедеятельности ограничена узким диапазоном температуры внутренней среды, в котором могут происходить основные ферментативные реакции. Для человека снижение температуры тела ниже 25°с и её увеличение выше 43°с, как правило, смертельно. Особенно чувствительны к изменениям температуры нервные клетки.

Ядро и внешняя оболочка тела

С точки зрения терморегуляции, тело человека можно представить состоящим из двух компонентов: внешней оболочки, и внутреннего, ядра. Ядро – это часть тела, которая имеет постоянную температуру, а оболочка – часть тела, в которой имеется температурный градиент. Через оболочку идёт теплообмен между ядром и окружающей средой.

Терморегуляция

Терморегуляция – это совокупность физиологических процессов, направленных на поддержание относительного постоянства температуры ядра в условиях изменения температуры среды с помощью регуляции теплопродукции и теплоотдачи. Терморегуляция направлена на предупреждение нарушений теплового баланса организма или на его восстановление, если подобные нарушения уже произошли, и осуществляется нервно-гуморальным путём.

Виды терморегуляции

Терморегуляцию можно разделить на два основных вида:

Химическую и физическую терморегуляцию. Они, в свою очередь, также подразделяются на несколько видов:

1. Химическая терморегуляция

- Сократительный термогенез - Несократительный термогенез

2. Физическая терморегуляция

-Излучение -Теплопроведение (кондукция) -Конвекция -Испарение

Рассмотрим эти виды терморегуляции подробнее. 

Химическая терморегуляция

Регулирование объёма теплопродукции

Химическая терморегуляция теплообразования – осуществляется за счёт изменения уровня обмена веществ, что приводит к изменению образования тепла в организме. Источником тепла в организме являются экзотермические реакции окисления белков, жиров, углеводов, а также гидролиз АТФ.

При расщеплении питательных веществ часть освобождённой энергии аккумулируется в АТФ, часть рассеивается в виде тепла (первичная теплота – 65–70% энергии). При использовании макроэргических связей молекул АТФ часть энергии идёт на выполнение полезной работы, а часть рассеивается (вторичная теплота). Таким образом, два потока теплоты – первичной и вторичной – являются теплопродукцией.

При необходимости повысить теплопродукцию, помимо возможности получения тепла извне, в организме используются механизмы, увеличивающие производство тепловой энергии.

К таким механизмам относятся сократительный и несократительный термогенез.

Сократительный термогенез

Этот вид терморегуляции работает если нам холодно и необходимо поднять температуру тела. Заключается этот метод в сокращении мышц.

При сокращении мышц возрастает гидролиз АТФ, поэтому возрастает поток вторичной теплоты, идущей на согревание тела.

Произвольная активность мышечного аппарата, в основном, возникает под влиянием коры больших полушарий. При этом повышение теплопродукции возможно в 3–5 раз по сравнению с величиной основного обмена.

Обычно при снижении температуры среды и температуры крови первой реакцией является увеличение терморегуляционного тонуса(волосы на теле "встают дыбом", появляются "мурашки"). С точки зрения механики сокращения, данный тонус представляет собой микровибрацию и позволяет увеличить теплопродукцию на 25–40% от исходного уровня. Обычно в создании тонуса принимают участие мышцы головы и шеи.

При более значительном переохлаждении терморегуляционный тонус переходит в мышечную холодовую дрожь. Холодовая дрожь представляет собой непроизвольную ритмическую активность поверхностно расположенных мышц, в результате которой теплопродукция повышается. Считается, что теплопродукция при холодовой дрожи в 2,5 раз выше, чем при произвольной мышечной деятельности.

Описанный механизм работает на рефлекторном уровне, без участия нашего сознания. Но поднять температуру тела можно и при помощи сознательной двигательной активности.

При выполнении физической нагрузки разной мощности теплопродукция возрастает в 5–15 раз по сравнению с уровнем покоя. Температура ядра на протяжении первых 15–30 минут длительной работы довольно быстро повышается до относительно стационарного уровня, а затем сохраняется на этом уровне или продолжает медленно повышаться.

Несократительный термогенез

Этот вид терморегуляции может приводить, как повышению, так и к понижению температуры тела.

Он осуществляется путём ускорения или замедления катаболических процессов обмена веществ. А это, в свою очередь, будет приводить к снижению или увеличению теплопродукции. За счёт этого вида термогенеза теплопродукция может вырасти в 3 раза.

Регуляция процессов несократительного термогенеза осуществляется путём активации симпатической нервной системы, продукции гормонов щитовидной и мозгового слоя надпочечников.

Физическая терморегуляция

Под физической терморегуляцией понимают совокупность физиологических процессов, ведущих к изменению уровня теплоотдачи. Различают несколько механизмов отдачи тепла в окружающую среду.

1. Излучение – отдача тепла в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона. За счёт излучения отдают энергию все предметы, температура которых выше абсолютного нуля. Электромагнитная радиация свободно проходит сквозь вакуум, атмосферный воздух для неё тоже можно считать «прозрачным». Количество тепла, рассеиваемого организмом в окружающую среду излучением, пропорционально площади поверхности излучения (площади поверхности тела, не покрытой одеждой) и градиенту температуры. При температуре окружающей среды 20°с и относительной влажности воздуха 40–60% организм взрослого человека рассеивает путём излучения около 40–50% всего отдаваемого тепла.

2. Теплопроведение (кондукция) – способ отдачи тепла при непосредственном соприкосновении тела с другими физическими объектами. Количество тепла, отдаваемого в окружающую среду этим способом, пропорционально разнице средних температур контактирующих тел, площади соприкасающихся поверхностей, времени теплового контакта и теплопроводности.

3. Конвекция – теплоотдача, осуществляемая путём переноса тепла движущимися частицами воздуха (воды). Воздух, соприкасающийся с кожей, нагревается и поднимается, его место занимает «холодная» порция воздуха и т. д. В условиях температурного комфорта этим способом тело теряет до 15% всего отдаваемого тепла.

4. Испарение – отдача тепловой энергии в окружающую среду за счёт испарения пота или влаги с поверхности кожи и слизистых дыхательных путей. За счёт испарения организм в условиях комфортной температуры отдаёт около 20% всего рассеиваемого тепла. Испарение делится на 2 вида.

Неощущаемая перспирация – испарение воды со слизистых дыхательных путей (через дыхание) и воды, просачивающейся через эпителий кожного покрова (Испарение с поверхности кожи. Оно идёт даже в случае, если кожа сухая.).

За сутки через дыхательные пути испаряется до 400 мл воды, т.е. организм теряет до 232 ккал в сутки. При необходимости эта величина может быть увеличена за счёт тепловой одышки.

Через эпидермис в среднем за сутки просачивается около 240 мл воды. Следовательно, этим путём организм теряет до 139 ккал в сутки. Эта величина, как правило, не зависит от процессов регуляции и различных факторов среды.

Ощущаемая перспирация – отдача тепла путёмиспарения пота. В среднем за сутки при комфортной температуре среды выделяется 400–500 мл пота, следовательно, отдаётся до 300 ккал энергии. Однако при необходимости объём потоотделения может увеличиться до 12　л в сутки, т.е. путём потоотделения можно потерять до 7000 ккал в сутки.

Эффективность испарения во многом зависит от среды: чем выше температура и ниже влажность, тем выше эффективность потоотделения как механизма отдачи тепла. При 100% влажности испарение невозможно.

 

Управление терморегуляцией

Гипоталамус

Система терморегуляции состоит из ряда элементов с взаимосвязанными функциями. Информация о температуре поступает от терморецепторов и при помощи  нервной системы попадает в мозг.

Основную роль в терморегуляции играет гипоталамус. Разрушение его центров или нарушение нервных связей ведёт к утрате способности регулировать температуру тела. В переднем гипоталамусе расположены нейроны, управляющие процессами теплоотдачи. При разрушении нейронов переднего гипоталамуса организм плохо переносит высокие температуры, но физиологическая активность в условиях холода сохраняется. Нейроны заднего гипоталамуса управляют процессами теплопродукции. При их повреждении нарушается способность к усилению энергообмена, поэтому организм плохо переносит холод.

Эндокринная система

Гипоталамус управляет процессами теплопродукции и теплоотдачи, посылая нервные импульсы к железам внутренней секреции, главным образом щитовидной и надпочечникам.

Участие щитовидной железы в терморегуляции обусловлено тем, что влияние пониженной температуры приводит к усиленному выделению её гормонов, ускоряющих обмен веществ и, следовательно, теплообразование.

Роль надпочечников связана с выделением ими в кровь катехоламинов, которые, усиливая или уменьшая окислительные процессы в тканях (например, мышечной), увеличивают или уменьшают теплопродукцию и сужают или увеличивают кожные сосуды, меняя уровень теплоотдачи.

24.Человек и опасности техносферы. Комфортные условия жизнедеятельности. Гигиеническое нормирование параметров микроклимата

Нормы для параметров микроклимата устанавливаются системой стандартов безопасности труда и являются едиными для всех производств и всех климатических зон с незначительными отступлениями. В ГОСТе 12.1.005-88 " Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" нормируются оптимальные и допустимые параметры каждого компонента микроклимата в рабочей зоне производственного помещения: температура, относительная влажность, скорость движения воздуха. Значения параметров микроклимата устанавливаются в зависимости от способности человеческого организма к акклиматизации в разное время года, от тяжести выполняемой работы, а также характера тепловыделений в рабочем помещении. Для оценки акклиматизации организма, при нормировании введено понятие периода года. Различают теплый и холодный период года. Теплый период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха +10 °С и выше, холодный - ниже +10 °С. Для теплого периода года допустимые и оптимальные параметры выше, нежели для холодного, т.к. в теплый период организм человека адаптирован к более высоким температурам. Все виды выполняемых работ, исходя из общих затрат организма, делятся на три категории: легкие, средней тяжести и тяжелые.   По интенсивности тепловыделений производственные помещения делят на группы в зависимости от удельных избытков явной теплоты. Явная теплота - это теплота, воздействующая на изменение температуры воздуха помещения. Поступает в производственное помещение от оборудования, отопительных приборов, солнечного нагрева, людей и других источников. Избыток явной теплоты - разность между суммарными поступлениями явной теплоты и суммарными теплопотерями в помещении.
	Все производственные помещения делятся: а) на помещения с незначительным избытком явной теплоты - это избытки теплоты, не превышающие или равные 23 Вт на 1м3 внутреннего объема помещения; б) помещения со значительным избытком явной теплоты, характеризуются избытками теплоты более 23 Вт/м3. Производственные помещения с незначительным избытком явной теплоты относятся к "холодным цехам", а со значительным - к "горячим цехам". Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать 35 Вт/м2 при облучении 50% поверхности человека и более, 70 Вт/м2 - при облучении 25... 50% поверхности и 100 Вт/м2- при облучении не более 25% поверхности тела. Интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретого металла, стекла, открытого пламени и др.) не должна превышать 140 Вт/м2, при этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности тела и обязательно использование средств индивидуальной защиты. В соответствии с ГОСТом 12.1.005-88 устанавливаются оптимальные и допустимые микроклиматические условия для рабочей зоны производственных помещений. Оптимальные показатели распространяются на всю рабочую зону, а допустимые устанавливают раздельно для постоянных и непостоянных рабочих мест в тех случаях, когда по технологическим, техническим или экономическим причинам невозможно обеспечить оптимальные нормы. Оптимальные микроклиматические условия представляют собой сочетание количественных показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального теплового состояния его организма без напряжения механизмов терморегуляции. Они обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности. Допустимые микроклиматические условия представляют собой сочетание количественных показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать преходящие и быстро нормализующиеся изменения теплового состояния его организма, сопровождающиеся напряжением механизма терморегуляции, не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей. Оптимальные параметры микроклимата в производственных помещениях обеспечиваются системой кондиционирования воздуха, а допустимые параметры - обычными системами вентиляции и отопления.

25. Человек и опасности техносферы. Воздействие опасностей на человека и техносферу. Системы восприятия человеком состояния окружающей среды. Зрительные, слуховые, тактильные анализаторы человека.

Анализàтор челове́ка — подсистема центральной нервной системы, обеспечивающая приём и первичный анализ информации. Периферийная часть анализатора — рецептор, центральная часть анализатора — мозг.