Безопасность жизнедеятельности. Учеб. пособ. 2-е изд. 2019

41

инструкций и других материалов, используемых работающими людьми или обслуживающим персоналом;

пространство для ног и стоп при работе «сидя» [1, 4].

При проектировании оборудования обеспечивают рациональное положение тела («стоя», «сидя», «лежа»), которое является удобным и свободным. По данным биомеханики «положение тела» определяется его ориентацией и местоположением в пространстве, а также отношением к опоре. Каждое из положений характеризуется определенными условиями равновесия, которые определяются в основном величиной площади опоры, положением общего центра тяжести по отношению к площади опоры. Кроме того, каждое из этих положений характеризуется определенным взаиморасположением звеньев опорного аппарата, степенью напряжения мышц, положением внутренних органов, состоянием кровеносной и дыхательной систем и, следовательно, расходом энергии [18].

Выбор рабочего положения обычно определяется величиной усилий, которые затрачивает человек при выполнении той или иной операции, размахом движений, необходимостью переходить с места на место или возможностью сосредоточить свою работу на одном месте, точностью и темпом выполнения трудовых операций. В каждом из положений можно различать бесчисленное количество поз. Поза взаимоотносительное расположение звеньев тела, независимое от ориентации и местоположения тела в пространстве и его отношения к опоре. Когда речь идет о трудовой деятельности, термин «рабочая поза» употребляется как наиболее частое и предпочтительное взаиморасположение частей тела при выполнении трудовых операций.

Положение «стоя» более естественно для человека, чем положение «сидя». Его поддержание обеспечивается наличием ряда анатомофизиологических особенностей тела человека: изгибы позвоночного столба и определенный угол наклона таза (40–45°) способствуют равномерному распределению силы тяжести тела и мышечной тяги, хрящевые межпозвоночные диски амортизируют толчки при движениях и обеспечивают подвижность позвоночника; взаимное расположение внутренних органов и их крепление также приспособлены больше к вертикальному положению. В этом положении человек имеет благоприятные условия для зрительного обзора, передвижения и сенсомоторных координации. Однако длительное поддержание положения «стоя» более утомительно, чем положения «сидя», так как требуется значительная работа мышц по балансированию и удержанию равновесия тела, повышается и расход энергии на поддержание данной позиции. При постоянном фиксированном пребывании человека в положении «стоя» увеличивается гидростатическое давление на стенки сосудов, наблюдается застой крови в мышцах нижних конечностей. Поэтому человеку, работающему стоя, необходимо обеспечить возможность изменения рабочей позы, возможность передвижения [18].

Нормальной рабочей позой в положении «стоя» можно считать ту, при которой человеку не требуется наклоняться вперед больше чем на 15°.

42

Наклоны назад и в стороны нежелательны. Следует избегать длительно фиксированных рабочих поз при работе стоя.

Положение «сидя» имеет ряд преимуществ по сравнению с положением «стоя». Уменьшаются статические нагрузки для поддержания веса тела, происходит разгрузка органов кровообращения, что снижает энергетические затраты. Но длительная работа в положении «сидя» может привести к расслаблению мышц живота и тазового дна, патологическим изменениям межпозвоночных дисков, к образованию сутулости.

При выполнении некоторых видов трудовой деятельности следует предусмотреть во время работы смену рабочих положений «сидя» и «стоя», что позволяет менять группы мышц, несущих статическую нагрузку.

Рабочее положение «лежа» допускается в исключительных случаях. В этом положении резко ограничиваются моторные функции человека, сенсомоторная координация, зона зрительного восприятия. Человеку приходится дополнительно выполнять утомительную статическую работу по удержанию головы, что увеличивает напряжение шейных мышц и мышц плечевого пояса при крайне неблагоприятных биомеханических условиях. Для положения «лежа» следует предусматривать специальные конструктивные приспособления, облегчающие работу в этом положении (например, опоры для шеи и головы).

Важными факторами для установления рабочей позы являются высота рабочей поверхности, расстояние объекта от глаза, угол зрения, зрительный фокус, размеры пространства для ног (и высота сиденья при работе сидя). Они должны рассматриваться обязательно во взаимосвязи. Выбор положения тела при работе («сидя», «стоя», «переменно») определяет параметры оборудования рабочего места.

Предусматривая то или иное рабочее положение, следует учитывать его достоинства и недостатки, чтобы использовать максимально первые и свести к минимуму влияние вторых.

В зависимости от основной рабочей позы различаются рабочие места при выполнении работ сидя и стоя. Первые организуют при легкой работе, не требующей свободного передвижения работающего, а также при работе средней тяжести в тех случаях, когда это обусловлено особенностями технологического процесса. При организации рабочего места необходимо обеспечить выполнение трудовых операций в пределах зоны досягаемости моторного поля (рис. 2.4), а операций «часто» (менее двух операций в 1 мин) и «очень часто» (две и более операций в 1 мин) в пределах зоны легкой досягаемости и оптимальной зоны моторного поля (рис. 2.5).

При конструировании производственного оборудования и организации рабочего места необходимо предусматривать возможность регулирования отдельных элементов с тем, чтобы обеспечивать оптимальное положение работающего. Регулируемые параметры высоты рабочей поверхности, сиденья и пространства для ног следует выбирать по табл. 2.1.

44

Таблица 2.1

Высота рабочей поверхности при организации рабочего места

За высоту рабочей поверхности принимается расстояние по вертикали от пола до горизонтальной плоскости (реально существующей или воображаемой), в которой выполняются основные трудовые движения. При нерегулируемой высоте рабочей поверхности осуществляют регулирование высоты сиденья и подставки для ног. Оптимальная рабочая поза для работающих более низкого роста достигается за счет увеличения высоты рабочего сиденья и подставки для ног на величину, равную разности между высотой рабочей поверхности для работающего ростом 1800 мм и высотой рабочей поверхности, оптимальной для роста данного работающего.

Форма рабочей поверхности, определяемая характером выполняемой работы, может быть прямоугольной, иметь вырез для корпуса работающего или углубление для настольных машин и т. д. При необходимости на рабочую поверхность устанавливают подлокотники. Подставка для ног должна быть регулируемой по высоте. Ее ширина должна быть не менее 300 мм, а длина – не менее 400 мм. Поверхность подставки должна быть рифленой, а по переднему ее краю следует предусматривать бортик высотой 10 мм.

45

3 ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМФОРТНЫХ УСЛОВИЙ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ТЕХНОСФЕРЕ

3.1 Микроклимат помещений

Понятие комфортных (оптимальных) условий. Физиология труда исследует динамику функциональной активности систем человека в особых условиях внешней среды. Отличительной особенностью этих условий является их внешняя зарегулированность. Иными словами, производственная среда воздействует на человека неотвратимо и зачастую является не только весьма сложно и жестко организованной, но и несет в себе элементы агрессивности, способные приводить к срыву адаптивных (приспособленческих) возможностей, т. е. к профессиональным заболеваниям.

Воздействие производственной среды на человека всегда многогранно. Рассмотрение конкретных условий деятельности человека любой профессии показывает, что в процессе труда на него воздействует комплекс факторов, причем часто эти факторы взаимно усиливают своё влияние на организм работника. Так, высокая температура окружающего воздуха вследствие интенсивного инфракрасного излучения в горячих цехах сама по себе способствует усилению обмена веществ. В этих условиях работникам приходится выполнять значительную по интенсивности физическую работу. Два этих фактора, взаимодействуя, могут приводить к резким изменениям адаптационных реакций, лежащих за пределами возможностей организма человека.

Другой пример. Работа с электронно-вычислительной техникой (считывание текстов) требует значительного напряжения зрительной функции. Вдобавок электромагнитное излучение от монитора, оказывая свое воздействие на возбудимость зрительного аппарата, усугубляет напряжение зрительной функции.

Можно привести много примеров, указывающих на то, что одни производственные факторы могут усиливать свое воздействие за счет других. При этом важен уровень взаимовлияния или их знак (усиление или ослабление).

Приспособительные реакции, возникающие в организме работника в условиях трудовой деятельности, накладываются на базовые адаптационные реакции, обеспечивающие гомеостаз, и имеют ту же природу, что и последние.

Выделяются два этапа развития адаптационных реакций в перехо-

де организма из неадаптированного в адаптированное состояние – этапы срочной и долговременной адаптации. Первый возникает непосредственно после начала действия раздражителя и реализуется за счет уже существующих биологических механизмов. В качестве примера может служить изменение теплопродукции при охлаждении или перегревании организма, усиление сердечной деятельности при физических нагрузках, рост легочной вентиляции в ответ на недостаток кислорода и т. п. При этом в полном

46

объеме реализуются функциональные резервы систем. Если воздействие раздражающих факторов длительное и имеет место предельная мобилизация функциональных резервов, развиваются состояние стресса и даже явления повреждения.

Долговременная адаптация возникает в результате длительного и многократного воздействия на организм факторов среды. Происходит накопление тех изменений в организме, которые возникают при срочных адаптационных реакциях, и организм переходит в состояние адаптированного. Таким образом, воздействия, до сих пор вызывающие напряжение в системах регуляторных механизмов, на этапе долговременной адаптации не носят чрезвычайного характера. Физическая нагрузка, бывшая до того невыполнимой, реализуется без видимого напряжения, высотная гипоксия легко переносится, развивается устойчивость к теплу или холоду, т. е. достигается полезный для организма результат.

На завершающей фазе этапа долговременной адаптации формируется доминирующая адаптационная система и происходят самые разнообразные (в зависимости от биологических параметров воздействующих факторов) структурные перестройки. При интенсивных физических нагрузках это гипертрофия мышц, в основе которой лежат усиление синтеза белка и рост клеточных структур, изменения в сердечной мышце, при гипоксии – активация кислорододоставляющей системы через увеличение мощности системы захвата и транспорта кислорода. На начальном этапе адаптации в ее основе лежит мобилизация функциональных резервов систем организма, направленная на поддержание гомеостаза. Исследователи выявили две принципиально различные системы регуляции функций – гуморальную и нервную.

Гуморальное управление, реализуемое посредством химических веществ, переносимых кровью к клеткам и тканям, в основном безадресное. Нервный механизм управления, благодаря наличию длинных проводящих путей – аксонов нервных клеток, обеспечивает адресную передачу управляющих сигналов.

Функциональный подход к описанию уровней регуляции функций выделяет три уровня:

1)местная саморегуляция – это уровень локальных регуляции за счет собственных гуморальных и нервных механизмов;

2)регуляция параметров внутренней среды, осуществляемая различными системами с учетом внешних условий;

3)высший уровень, обеспечивающий настройку режимов работы первого и второго уровней с целью оптимизации жизнедеятельности целостного механизма.

Всякая деятельность организма начинается с деятельности центральной нервной системы. Особенно важна двигательная функция. Именно эта функция обеспечивает приспособление организма к среде.

Физиологической основой двигательной деятельности человека выступают сложные безусловные и условные рефлексы, возникающие и

47

формирующиеся благодаря сочетанной деятельности первой и второй сигнальной системы. Основную роль в образовании двигательных актов человека играет кора головного мозга, в которой сосредоточены решающие звенья рефлекторного процесса. В коре головного мозга образуются временные связи с исполнительными органами, которые осуществляют двигательные действия, и внутренними органами, обеспечивающими нормальную двигательную функцию (сердечно-сосудистая система, дыхательная система, гормональная система и др.).

В процессе жизнедеятельности человека вследствие повторения движений образованные временные связи закрепляются, становятся прочными – формируется динамический стереотип, что является в высшей степени благоприятным фактором в деятельности человека, позволяющим производить работу значительно экономнее в отношении затраты нервной

имышечной энергии, т. к. устраняются лишние движения, повышается точность движений, приобретается определенный автоматизм. Значительно облегчается работа коры головного мозга, деятельность всех внутренних органов. Динамический стереотип, таким образом, является сложной уравновешенной системой всех внутренних процессов, которая легко может быть воспроизведена при повторении условий, вызвавших ее образование. В то же время стереотип характеризуется динамичностью вследствие изменчивости условий существования и деятельности организма. Эта подвижность стереотипа играет большую роль в приспособлении организма к меняющимся условиям внешней среды. Таким образом, двигательная деятельность является условно-безусловным рефлекторным процессом, в основе которого лежит возникновение и закрепление временных связей в коре головного мозга.

Во время работы происходят существенные морфологические, физические и химические изменения крови. Морфологические изменения претерпевает как красная, так и белая кровь. Чем интенсивнее работа, тем больше увеличивается количество эритроцитов, гемоглобина и лейкоцитов.

Биологическая сущность изменений крови – в компенсаторном процессе, вызываемом повышенной потребностью организма в кислороде. Механизм регуляции происходящих изменений – условно-безусловно- рефлекторный.

Физические изменения крови в связи с работой характеризуются изменениями осмотической стойкости эритроцитов, осмотического давления

ивязкости. Осмотическая стойкость эритроцитов в одних случаях может быть повышена, а в других – понижена. Понижение её наблюдается при тяжелой работе, при высокой температуре воздуха. Осмотическое давление (концентрация осмотических активных веществ – поваренной соли, молочной кислоты) при работе резко повышается. Вязкость крови возрастает вследствие увеличения количества форменных элементов и уменьшения в плазме крови воды, которая из крови диффундирует в работающие мышцы. К химическим изменениям крови при работе относятся изменения содержания сахара, молочной кислоты, щелочных резервов крови, газов крови.

48

Вначале работы количество сахара в крови повышается, что объясняется условнорефлекторными влияниями. Таков же механизм увеличения содержания сахара в крови в предрабочем состоянии. Значительно возрастает содержание сахара в крови при работе, связанной с большим эмоциональным напряжением. Существенное снижение обычно происходит при очень тяжелой и длительной работе. При выполнении привычной работы, особенно тренированными лицами, содержание сахара в крови у них несколько снижается и держится примерно на одном уровне длительное время.

Молочная кислота может накапливаться в крови в значительном количестве при очень интенсивной работе. Такая работа бывает обычно кратковременной и характеризуется недостаточным снабжением кислородом, образованием большого кислородного долга.

Содержание углекислоты в крови значительно колеблется в зависимости от содержания в ней катионов и интенсивности легочной вентиляции. При работе снижению содержания углекислоты в крови способствуют связывание углекислоты катионами и вымывание её из крови при гипервентиляции.

Функция дыхания весьма подвижна и значительно изменяется в связи

сработой. Выдох при работе осуществляется с учетом грудных мышц, сокращение которых уменьшает объем грудной клетки и тем самым жизненную емкость легких, уменьшение которой при работе компенсируется перераспределением воздуха в легких. В покое число дыханий в минуту колеблется в пределах 12–24, а легочная вентиляция 6–8 л. При работе эти величины возрастают в несколько раз. Доставка большого количества кислорода обеспечивается путем значительного усиления функции легких. Легочная вентиляция может быть увеличена до 100–150 л/мин за счет учащения дыхания и увеличения глубины вдоха. Величина легочной вентиляции растет пропорционально мощности работы и, следовательно, потреблению кислорода.

Врегуляции дыхания в связи с работой главную роль играет центральная нервная система и гуморальные факторы, обусловливающие изменения рН крови, напряжение углекислоты и кислорода и оказывающие регулирующее влияние через дыхательный центр.

Физический труд, связанный с активацией большой мышечной массы, приводит к значительным изменениям основных параметров сердечнососудистой системы во всех её звеньях. Так, сердце откликается на начавшуюся физическую нагрузку практически мгновенно. Возрастание частоты сердечных сокращений (ЧСС) происходит по-разному в зависимости от тяжести работы. При легкой работе имеет место некоторое начальное незначительное (до 90 уд/мин) увеличение ЧСС с последующей её стабилизацией. При тяжелой работе пульс возрастает в течение более длительного периода, достигая 175–190 уд/мин. В целом ЧСС растет пропорционально росту мощности работы вплоть до достижения максимальных величин, когда дальнейшее увеличение ЧСС становится неэффективным. Всё это касается динамической работы. В условиях же статической физи-

49

ческой работы и при нефизической работе с высоким эмоциональным компонентом ЧСС имеет другие тенденции. При статической работе, особенно кратковременной, эффект изменения ЧСС может иметь обратный знак, что связано с задержкой дыхания и натуживанием. Климатические факторы, рабочая поза, производственные вредности могут иметь самостоятельное влияние на ЧСС. Очень важен эмоциональный фактор. Например, резко учащался пульс у космонавтов при выполнении ответственных операций в условиях невесомости, когда физическая работа близка к нулю. Сидячая работа без выраженного эмоционального компонента приводит, наоборот, к снижению ЧСС (как правило, на 10–15 уд/мин). Таким образом, ЧСС является высоколабильным и информативным показателем вовлечения сердечно-сосудистой системы (ССС) в процессы перестройки организма на рабочий уровень. У тренированного человека частота пульса при прочих равных условиях всегда меньше, чем у нетренированного. От состояния ССС зависит кровоснабжение работающих органов. Регуляция

ССС условно-безусловно рефлекторная и нервная. При этом особую роль в регуляции ССС играют продукты обмена и продукты желез внутренней секреции (адреналин и вазопрессин – гормон мозгового придатка). Нервная регуляция ССС весьма чувствительна, и этим объясняется большая подвижность кровоснабжения органов.

Напряженный физический труд, особенно в условиях нагревающего микроклимата, приводит к значительным изменениям водного и солевого обмена. В условиях спокойного бодрствования у здорового человека соблюдается водный баланс, т. е. состояние уравновешенности поступления и выделения воды в организме. Эта величина колеблется в зависимости от разных факторов – уровня основного обмена, характера питания, климатических условий, возраста и др. Следует иметь в виду, что кроме воды, потребляемой с пищей, в организме наличествует и так называемая «вода окисления». Она образуется в процессе обмена веществ. В условиях физической нагрузки, когда повышается уровень обмена веществ, содержание воды окисления резко возрастает.

Обмен воды в организме тесно связан с обменом электролитов. Из всего разнообразия анионов и катионов наиболее существенную роль в водном обмене играют ионы натрия.

В состоянии покоя, в комфортных условиях человек потребляет и выделяет 2–3 литра воды в сутки. Напряженная физическая работа сопровождается существенным (до 6–8 л/сутки) возрастанием объема водного обмена. Усиленное потоотделение, потери воды с выдыхаемым воздухом, наряду с потерей электролитов через пот, сопровождается существенными сдвигами в электролитном балансе. Компенсируется это перераспределением воды и солей между вне- и внутриклеточным пространством, мобилизацией водных депо (в частности, кожи), увеличением объема воды окисления. Включаются нервные механизмы поддержания гомеостаза, приводящие к возникновению чувства жажды. Всё это приводит к увеличению потребления жидкостей, тем самым к восстановлению водного ба-

50

ланса. Потери же солей, в особенности натрия и хлора, можно компенсировать только потреблением подсоленной воды.

Исследования и расчеты показывают, что вся кожная поверхность тела человека содержит около 250 тысяч холодовых и 30 тысяч тепловых рецепторов. При этом сигналы о состоянии рецепторов передаются с разной скоростью. Частота пульсации тепловых рецепторов максимальна при температуре 38–43 °С, а холодных – между 15 и 34 °С. Информация от рецепторов поступает в таламус, а оттуда – в гипоталамический терморегуляторный центр и передние отделы прецентральной извилины коры. Центральные терморецепторы – это специализированные нейроны преоптической области гипоталамуса, чувствительные к изменению температуры омывающей их крови на 0,05–0,1 °С. Информация от них также поступает в терморегуляторный центр гипоталамуса. Этот центр распределен в гипоталамической области весьма широко и состоит из двух отделов – центра теплопродукции и центра теплоотдачи. Нейроны первого расположены преимущественно в заднем гипоталамусе, а второго – в передних его отделах. Функционально передний и отделы гипоталамуса находятся в противоположных отношениях. Это касается и центров теплопродукции и теплоотдачи. Активность одного из них тормозит другой, сохраняя, таким образом, баланс продукции и потерь тепла. Последнее обеспечивается уже названными органами терморегуляционной системы.

Одним из показателей жизнедеятельности организма является тем-

пература тела и его отдельных органов. Сердце, легкие, головной мозг,

органы брюшной полости и глубокие мышцы туловища имеют близкую температуру, существенно изменяющуюся в разных условиях жизнедеятельности. Они составляют так называемое температурное ядро тела. Кожа, поверхностные мышцы и жировая клетчатка, температура которых может существенно различаться и мало зависит от внешних факторов, обозначаются как температурная оболочка тела.

При интенсивной мышечной работе теплопродукция может возрастать в 15–20 раз в основном за счет усиления метаболизма в работающих мышцах. В начальный период работы (первые 15–30 минут) температура ядра тела весьма быстро повышается до 40–41 °С. В последующие периоды физической работы достигнутый уровень температуры ядра сохраняется (равновесное состояние) вплоть до ее окончания. Скорость достижения равновесного состояния находится в прямой зависимости от тяжести работы. Чем интенсивнее работа, тем быстрее нарастает температура ядра тела. Интенсивность длительной мышечной работы является определяющим фактором, влияющим на температуру ядра тела.

Иные факторы определяют кожную температуру. В начале интенсивной мышечной нагрузки средняя температура тела быстро падает и в дальнейшем остается на достигнутом уровне. Стационарная средняя кожная температура, в отличие от температуры ядра, мало зависит от интенсивности работы и связана с температурой, влажностью и скоростью движения воздуха во внешней среде. На протяжении всего периода работы