1.2. Теплообмен между организмом
и окружающей производственной средой
Тепловой обмен человеческого организма с окружающей средой заключается во взаимосвязи между образованием тепла в результате жизнедеятельности организма и отдачей или получением им тепла из внешней среды. Характер и интенсивность теплообмена между человеком и окружающей средой зависят от метеорологических условий среды, теплопродукции организма работающего, функционального состояния организма, передачи тепла от глубоколежащих тканей к коже. Отдача тепла организмом осуществляется путем конвекции, излучения и испарения.
Под конвекцией понимается непосредственная отдача тепла с поверхности человеческого тела менее нагретым притекающим к нему слоям воздуха. Интенсивность теплоотдачи пропорциональна площади поверхности тела, разности температуры тела и окружающей среды и скорости движения воздуха. Теплоотдача конвекцией у людей в состоянии покоя некомфортных метеорологических условиях составляет 14,2—33,1 % общей теплоотдачи организма.
Отдача тепла излучением происходит в направлении поверхностей с более низкой температурой. Передача тепла ИК-излучением в производственных условиях является одним из наиболее мощных путей теплообмена человека с окружающей средой и составляет в состоянии покоя в комфортных метеорологических условиях 43,8—59,1 % общей теплоотдачи.
В ряде случаев в производственных условиях некоторое гигиеническое значение приобретает и передача тепла кондукцией, наблюдающаяся при соприкасании поверхности тела работающего с охлажденным или нагретым оборудованием, материалами.
Большое место в теплообмене между работающим и окружающей средой занимает отдача тепла испарением влаги с поверхности тела человека. При высокой температуре воздуха и окружающих поверхностей теплоотдача испарением значительно возрастает, при низких температурах удельный вес ее ниже. На характер и величину теплообмена путем теплоотдачи с поверхности человеческого тела влияет также подвижность воздуха. Подвижный воздух благоприятствует отдаче тепла конвекцией вновь притекающим слоям воздуха более низкой температуры, ускоряется испарение влаги с поверхности тела.
Сложный процесс теплообмена в различной степени зависит от физических условий окружающей среды — от степени и сочетания нагретости, влажности и подвижности воздуха и нагретости окружающих поверхностей.
Наличие источников тепла и высокой влажности в окружающей среде при выполнении физически тяжелой работы даже при значительной подвижности воздуха затрудняет теплоотдачу организмом, предъявляет высокие требования к терморегуляции, а при нарушении ее приводит к возникновению патологических изменений в организме.
1.3. Общие терморегуляторные изменения
в организме при различных метеорологических условиях
на производстве
Терморегуляция является одним из наиболее важных физиологических механизмов, с помощью которых поддерживается относительное динамическое постоянство функций организма при различных метеорологических условиях и разной тяжести выполняемой работы. Оно обеспечивается установлением определенного соотношения между теплообразованием (химическая терморегуляция) и теплоотдачей (физическая терморегуляция).
Анализируя тепловое состояние организма в зависимости от метеорологических условий окружающей среды, можно отметить несколько наиболее характерных зон термического воздействия на организм и в связи с этим соотношение теплообразования и теплоотдачи.
Наиболее высокий уровень потребления кислорода соответствует зоне низких температур окружающей среды от –15 до –20°. При температуре окружающей среды от 0 до +15° и при постоянной (или близкой к ней) температуре тела потребление кислорода снижается. При температуре окружающей среды от +15 до +25° наблюдается постоянный уровень потребления кислорода (зона безразличия). При таких температурных условиях устойчивое тепловое состояние организма обеспечивается главным образом физической терморегуляцией. Интервалу между +25 и +35° соответствует зона пониженного потребления кислорода. И, наконец, при еще более высокой температуре окружающей среды (35—45°) снова наблюдается повышенное теплообразование и наряду с ним повышение температуры тела.
Сложный процесс теплообмена регулируется центральными терморегуляторными образованиями, корой головного мозга. При высокой температуре окружающей среды механизм теплоотдачи связан с расширением периферических сосудов, понижением теплопродукции, усилением потоотделения. При низкой температуре участие гипоталамической области в терморегуляции проявляется в сужении сосудов, повышении обмена веществ, использовании углеводных ресурсов. Корковые центры терморегуляции играют существенно важную роль в обеспечении тонкого приспособления организма к метеорологическим условиям окружающей среды. Установлен условнорефлекторный механизм терморегуляции у человека в производственных условиях.
Среди физиологических механизмов, с помощью которых устанавливается соответствующее соотношение химической и физической терморегуляции, большую роль играет симпатическая нервная система. По симпатическим нервным волокнам импульсы от центральной нервной системы передаются мускулатуре и печени, участвующим в процессе химической регуляции. С деятельностью симпатической нервной системы связаны также характер и интенсивность теплоотдачи с поверхности кожи, и в этом особенно велика роль сосудистой реакции на тепловое и холодовое раздражение. В зависимости от действия тепла или холода значительно меняется просвет периферических сосудов и тем самым кровоснабжение отдельных сосудистых областей, а следовательно, и условия для теплоотдачи организмом, для теплообмена с окружающей средой.
Сложный процесс физической и химической терморегуляции в производственных условиях характеризуется многообразными изменениями и взаимодействием физиологических функций работающего организма.
Температура открытых участков кожи при высокой температуре окружающей среды повышается от 35,5 до 38°. Но в условиях той же температуры при физической работе, сопровождающейся значительным потоотделением, температура кожи значительно ниже, чем в условиях покоя, без выраженного потоотделения.
Температура тела, играющая важную роль в ряду безусловных раздражителей терморегуляционных механизмов, при работе в условиях высокой температуры окружающей среды может повышаться на несколько десятых градуса, а при нарушениях терморегуляции — на 1—2° и больше.
У работающих при высокой температуре окружающей среды происходят изменения важнейших видов обмена веществ. Так, возникающее в этих условиях значительное потоотделение приводит к резкому нарушению водного обмена. Вместе с потом организм выделяет большое количество солей, главным образом хлористого натрия (до 20—50 г за сутки). Выведение большого количества хлористого натрия снижает способность крови удерживать воду, поэтому из организма выводится больше воды, чем ее введено (до 5—8 л за смену), и вместе с ней удаляются хлористые натрий, калий, кальций. Таким образом, нарушается водно-солевой обмен, создается отрицательный водный баланс.
Нарушение водного обмена приводит также к значительным изменениям белкового обмена. Возрастает распад белка тканей и выделение общего азота. Содержание общего белка в крови увеличивается главным образом за счет альбуминовых фракций. Содержание глобулинов и фибриногена в крови падает, а молочной кислоты, остаточного азота, мочевины повышается.
Усиленное выведение хлоридов и связанное с этим уменьшение содержания ионов хлора в крови приводят к понижению кислотности желудочного сока. Вместе с потом из организма удаляются витамины, нарушается витаминный обмен. В связи с чрезмерной потерей воды и соли наблюдается разжижение крови в начальной фазе потоотделения, затем ее сгущение и повышение вязкости, увеличивается содержание гемоглобина и число эритроцитов.
У работающих при высокой температуре окружающей среды артериальное давление падает, но при наступающем перегревании наблюдается повышение максимального и понижение минимального кровяного давления. Последнее, очевидно, связано с расширением сосудов и падением сопротивления на периферии. Дыхание в этих условиях учащается, соответственно возрастает и минутный объем дыхания. Многообразны изменения функций внутренних органов в связи с тепловым воздействием на организм. Печень отвечает усилением таких чрезвычайно важных функций, как мочевинообразовательная и антитоксическая, и снижением гликогенообразовательной. Уменьшается секреция желудочного и поджелудочного сока, желчи, угнетается моторика желудка. Понижается содержание углекислоты в крови. В связи с интенсивным тепловым воздействием наблюдается снижение силы условных рефлексов, усиление тормозных процессов, растормаживание дифференцировки, понижение пищевой возбудимости.
Наиболее выраженной реакцией на холодовое воздействие является сужение сосудов мышц и кожи, главным образом поверхностных. Сужение сосудов пальцев рук и ног, кожи носа, лица в отличие от изменений сосудов внутренних органов чередуется с реактивным расширением их.
Эти рефлекторные чередования сужения и расширения сосудов обусловливаются непрекращающейся импульсацией с периферии в высшие сосудодвигательные центры и обеспечивают ток крови, необходимый для уменьшения теплоотдачи. Важной особенностью возникающего при охлаждении состояния сосудов является также сохранение их тонуса. Каждое новое холодовое раздражение вызывает повторный спазм. Лишь на очень резкое охлаждение периферические сосуды отвечают длительным спазмом.
Сосудистые изменения регулируются главным образом вазомоторными механизмами и зависят от вызываемых холодовым раздражением основных нервных процессов в вазомоторном центре. Наряду с этим можно думать и о частичном действии холода непосредственно на кровеносные сосуды. Так, описанные сосудистые изменения наблюдались при охлаждении и после симпатэктомии.
Серьезного внимания заслуживают рефлекторные, или отраженные, сосудистые реакции на холод. При действии его на ограниченную поверхность кожи происходит ослабление кровотока и на других, неохлажденных, участках тела. Так, при охлаждении нижних конечностей наблюдается понижение температуры слизистой оболочки носа и пищевода. При охлаждении повышается вязкость крови. Вследствие этого уменьшается скорость кровотока и тем самым общее количество крови, притекающей к периферии в единицу времени. Во время охлаждения происходит урежение пульса, удерживающееся и в период, следующий за охлаждением на протяжении 60—80 минут. Описанные изменения кровотока при охлаждении наблюдаются не только в периферических сосудах кожи, мышц, слизистой, но и в сосудах глубоколежащих органов, например, почек.
При длительном пребывании в условиях низкой температуры окружающей среды заметно увеличивается минутный объем дыхания. В связи с мышечной работой в тех же условиях усиливается легочная вентиляция, и тем больше, чем ниже температура.
По мере удлинения периода охлаждения и снижения температуры окружающей среды возрастает потребление кислорода. При одинаковой длительности охлаждения потребление кислорода тем больше, чем ниже температура воздуха окружающей среды.
В связи с мышечной работой, выполняемой при низкой температуре, происходит перераспределение крови, увеличение ее притока к работающим органам, главным образом к конечностям, вследствие чего усиливается теплоотдача. Наряду с этим при работе средней тяжести в условиях низкой температуры повышается потребление кислорода, что не отмечается при чрезмерно интенсивной мышечной работе. Возможно, что в последнем случае импульсация с рецепторов мышц оказывается более мощной, чем импульсация с терморецепторов кожи, на которую действует холодовой раздражитель, и терморегуляторное усиление обмена в связи с охлаждением не наступает.
Значительные изменения в связи с охлаждением претерпевает углеводный обмен: повышается гликогенолиз и понижается способность тканей удерживать углеводы. При охлаждении усиливается секреция адреналина. Значение его при охлаждении особенно велико в связи с тем, что он стимулирует клеточный обмен и уменьшает теплоотдачу, ограничивая кровоснабжение кожи.
Обращает на себя внимание роль баро- и терморецепторов в реакции организма на действие подвижного воздуха. Подвижный воздух низкой температуры очень быстро вызывает сужение сосудов, если он направлен на участки кожи (например, лица), афферентная импульсация с которой ведет к выработанному до этого сосудистому рефлексу — сужению сосудов. Но стоит оставить для доступа подвижного воздуха только дыхательные пути, рецепторы которых не обладают такой способностью импульсации, как рецепторы тренированных к термическому и баровоздействию участков кожи лица, и сосудосуживающий рефлекс становится значительно менее выраженным.
Задания для самостоятельной работы
1. Прочитать вышеизложенный материал и составить резюме.
2. Изучить разделы «Погода, климат и их гигиеническое значение», «Гигиеническое значение загрязнения атмосферного воздуха», «Бактериальное загрязнение воздушной среды»1 и ответить на следующие вопросы:
1) Какими факторами определяется климат местности?
2) Какие мероприятия по санитарной охране атмосферного воздуха имеют первостепенное значение?
3) Что влияет на дальность распространения промышленных выбросов?
4) Назовите основные антропогенные источники загрязнения атмосферы.
5) По каким признакам устанавливается степень загрязнения атмосферного воздуха в населенном пункте?
6) Что такое санитарно-защитные зоны?
Темы рефератов
1. Физические свойства воздуха и их гигиеническое значение.
2. Технологические мероприятия, направленные на защиту окружающей среды от загрязнения.
3. Комплексное воздействие микроклиматических факторов на организм.
4. Электрическое и радиоактивное состояние воздушной среды.
5. Кислотные атмосферные осадки.
Список литературы
Основная
Глебова, Е. В. Производственная санитария и гигиена труда [Текст] /
Е. В. Глебова. — М. : Высш. шк, 2005. — 265 с.
Навроцкий, В. К. Гигиена труда [Текст] : учебник / В. К. Навроцкий. — М. : Медицина, 1974. — 374 с.
Дополнительная
Большаков, А. М. Общая гигиена [Текст] : учеб. для студентов мед. вузов / А. Большаков, И. М. Новикова. — М. : Медицина, 2002. — 383 с.
Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса [Текст] : Р.2.2.01394. 12.07.94, ГКСЭН России // Аттестация рабочих мест. Безопасность жизнедеятельности. — М. : ИИЦ «Композит», 1998. — С. 28—65.
Справочник по гигиене труда [Текст] / под ред. Б. Д. Карпова, В. Е. Ковшило. — Л. : Медицина, 1976. — 536 с.
|
