Особенности производственных микроклиматических условий

Тема 5. Метеорологические условия на производстве

Лекция 1. Особенности производственных микроклиматических условий

План лекции:	2 часа
1 час
Физические представления о производственном микроклимате	10'
Теплообмен между организмом и окружающей средой	15'
Механизмы терморегуляции организма	15'
Физиологическая динамика при тепловом воздействии	5'
2 час
Изменения физиологических функций при холодовом воздействии	10'
Физиологических изменения под влиянием подвижного воздуха	10'
Изменения функционального состояния при смене теплового и холодового воздействия	10'
Адаптация к метеорологическим условиям	15'

К метеорологическим условиям на производстве относят: нагретость, влажность, подвижность воздуха и инфракрасное излучение. Вызываемое метеорологическими условиями интенсивное тепловое или холодовое воздействие может привести к значительным изменениям жизнедеятельности организма и вследствие этого к снижению производительности труда, повышению общей заболеваемости работников. Поэтому проблеме создания благоприятных метеорологических условий на производстве уделяется в гигиене труда большое внимание.

Метеорологические условия в производственном помещении в целом, как и на отдельных рабочих местах, часто весьма изменчивы. Зависят от метеорологических условий наружной атмосферы, мощности источников тепловыделений и теплопоглощения в производственном помещении, расположения рабочего места среди тепловыделяющихся и теплопоглощающих агрегатов, расстояния рабочего места до проемов, через которые поступает наружный воздух, а также от воздухообмена. Метеорологические условия, особенно температура воздуха и интенсивность инфракрасного излучения, меняются на протяжении рабочей смены, различны на отдельных участках одного и того же цеха, неравномерны по вертикали и горизонтали.

Отдельные компоненты метеорологического фактора характеризуются следующими особенностями.

Нагретость воздуха. Во многих цехах металлургической, машиностроительной, химической промышленности, на ряде производств промышленности строительных материалов, легкой и пищевой промышленности и др., производственный микроклимат характеризуется высокой температурой воздуха, часто в сочетании с инфракрасным излучением. Это обусловливается:

1) Технологическим оборудованием, вмещающим высоконагретые продукты (плавильные, обжигательные, нагревательные, сушильные печи, паровые котлы, паропроводы и т. п.);

2) Нагретыми до высокой температуры обрабатываемыми материалами и готовыми предметами (расплавленный металл, стекло, поковки, слитки и т. п.);

3) Выделением тепла при экзотермических химических реакциях;

4) Выбиванием горячих паров и газов через не плотности печей, аппаратов, труб, паропроводов и др.;

5) Переходом в теплоту электрической и механической энергии движущихся станков и механизмов (например, в текстильной промышленности);

6) Нагревом помещения прямыми солнечными лучами, особенно в летнее время в южных районах (инсоляция).

Тепловыделения от указанных источников нередко настолько велики, что значительно превышают теплопотери через наружные ограждения зданий и вызывают значительную нагретость воздуха. По существующим "Санитарным нормам проектирования промышленных зданий" (СН-245-71) тепловыделения, не превышающие 20 ккал на 1 м3 помещения в час, считаются незначительными, и цехи с такими тепловыделениями относятся к категории "холодных". Цехи же с тепловыделениями, превышающими 20 ккал на 1 м3 помещения в час, относятся к категории "горячих".

В отдельных цехах высокая нагретость воздуха сочетается с высокой влажностью (красильные цехи текстильной промышленности, бумажная промышленность и др.).

В ряде производств работа выполняется при низкой температуре в специальных рабочих помещениях (бродильные отделения пивоваренных заводов, холодильники и др.) или на открытом воздухе в зимний и переходные периоды года (строительные работы, лесозаготовки, рыбные промыслы и др.). Близкие к этим условия могут наблюдаться в различных производствах при работах в не отапливаемых производственных помещениях в эти периоды года.

Инфракрасное излучение. Важной особенностью производственного микроклимата является инфракрасное излучение. По своей физической природе оно представляет невидимое электромагнитное излучение с длиной волны от 0,76 Мк до 1 мм в виде потока частиц, обладающих волновыми и квантовыми свойствами.

Инфракрасное излучение является функцией теплового состояния источника излучения. Общая мощность излучения и распределение его по отдельным участкам спектра зависят от абсолютной температуры излучающего тела. По классификации, предложенной МОК в. 1963 г., выделяются три области инфракрасного излучения (ИК - излучения): ИК-А (Я от 0,78 до 1,4 Мк), ИК-В (Я от 1,4 до 3 Мк) и ИК-С (Я от 3 Мк до 1 мм). Распространяясь от источника излучения в виде электромагнитных волн, инфракрасные лучи, поглотившись тканями человеческого тела, вызывают наряду с разнообразными изменениями в организме их нагревание.

Инфракрасное излучение подчиняется следующим основным законам, установленным применительно к абсолютно черному телу (т. е. поглощающему все направленное на него излучение).

1. Лучеиспускание обусловливается только состоянием излучающего тела и не зависит от окружающей среды (закон Прево - Кирхгофа).

2. С повышением температуры излучающего тела мощность излучения увеличивается пропорционально 4-й степени его абсолютной температуры (закон Стефана - Больцмана):

Е = К Т 4

где Е — мощность излучения; К — константа = 1,38-10~12 малых калорий в секунду.

3. Произведение абсолютной температуры излучающего тела на длину волны излучения с максимальной энергией max есть величина постоянная (первый закон Вина - закон смещения):

max * T = K

причем К = 2960, если max выражается в микронах.

Из этих законов вытекает, что с повышением температуры излучающего тела:

а) Возрастает энергия излучения во всех участках спектра;

б) Максимум энергии излучения перемещается в сторону волн с меньшей длиной.

Законы эти имеют очень важное гигиеническое значение, так как исходя из закона смещения Вина и данных о температуре излучающего тела, можно составить представление о спектральной характеристике излучающего тела. Используя в несколько измененном виде формулу, вытекающую из закона Стефана - Больцмана, можно определить величину теплообмена излучением в производственных условиях.

Температура нагрева поверхности большинства производственных источников излучения (печи, электрические дуги, нагретый металл и др.) от 800 до 3500°; максимум излучения у них приходится на длину волны от 0,7 до 3—9 Мк. Так, например, плавильные печи излучают поток с max = 1,65 Мк, электроплавильные печи - 1,9 Мк, жидкий чугун, шлак при температуре 1300° - 1,8 Мк, электрическая дуга электроплавильных печей - 0,95 Мк.

Наряду с такими источниками излучения в производственных помещениях часто на одном и том же рабочем месте находятся предметы с более низкой температурой нагрева (50—100°), например, поверхности оборудования, трубопроводы, различного рода ограждения и др., которые излучают поток инфракрасной радиации иного спектрального состава. Этот вид излучения отличается преимущественно длинноволновыми лучами. Спектр инфракрасного излучения тела человека - от 2,5 до 20—25 Мк с max 9,3 - 9,4 Мк.

Для оценки возможного воздействия инфракрасного излучения на работающих важное значение наряду со спектральной характеристикой имеет интенсивность излучения. Она измеряется количеством малых калорий, падающих на 1 см2 поверхности в минуту или больших калорий на 1 см2 в час. Интенсивность теплового излучения на рабочих местах при отдельных производственных операциях колеблется от 0,1 до 15 - 18 кал/см2/мин и даже выше. Следует отметить, что тепловой эффект прямого солнечного излучения на поверхности земли не превышает 1,3 - 1,5 кал/см2/мин. По мере удаления рабочего места от источника излучения интенсивность потока уменьшается.

Влажность воздуха. В прямой зависимости от технологического процесса может быть и влажность воздуха производственных помещений. На ряде производств относительная влажность очень высока (80 - 100%). Источниками влаговыделений являются заполненные растворами различные ванны, красильные и промывные аппараты, емкости с водой и водными растворами и др., особенно если эти растворы подвергаются нагреванию и создаются условия для свободного испарения (красильно-отделочные фабрики, травильные и гальванические отделения машиностроительных заводов, кожевенное, бумажное и другие производства).

В отдельных цехах высокая влажность поддерживается искусственно, при помощи специальных увлажнительных установок в прядильных и ткацких цехах. В цехах, где имеется высокая относительная влажность, способность воздуха воспринимать дополнительную влагу, резко ограничена. Поэтому понижение температуры воздуха в таких цехах приводит к образованию тумана и конденсации паров в более крупные капли.

Движение воздуха. Движение воздуха внутри производственных помещений вызывается неравномерным нагреванием воздушных масс в пространстве. В горячих цехах из-за наличия больших нагретых поверхностей мощные конвекционные воздушные потоки, направленные кверху, являются причиной возникновения в зимний период мощных потоков холодного воздуха, врывающихся снаружи с большой скоростью через двери, ворота и другие проемы. Такое же явление наблюдается в производственных помещениях с резким преобладанием объемов воздуха, отсасываемого вытяжными вентиляционными установками, над притоком.

Движение воздуха может быть использовано в качестве оздоровительного мероприятия при высокой температуре воздуха и при инфракрасном излучении – "воздушные души".

Для некоторых цехов характерна недостаточная подвижность воздуха, создающая тягостное ощущение духоты (текстильная, швейная промышленность и др.).

В зависимости от преобладания теплового или холодового воздействия на организм работающих можно выделить наиболее важные с гигиенической точки зрения комплексы метеорологических условий:

1) Нагревающий (например, на ряде участков в доменных, прокатных, кузнечно-прессовых, чугунолитейных, термических цехах, в котельных, печных цехах химических производств, на стекольных, сахарных и других производствах);

2) Охлаждающий (например, при низкой температуре окружающей среды на судостроительных верфях, торфо - и лесоразработках, строительных работах, рыбных промыслах, железнодорожном, водном транспорте, в холодильных цехах);

3) Переменно - охлаждающий и нагревающий (например, некоторые участки в нефтяной, машиностроительной, металлургической промышленности);

4) Умеренного термического действия (большинство цехов типа механосборочных и др.).

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.

По известному закону охлаждения Ньютона количество тепла, передаваемого посредством конвекции в единицу времени, определяется следующим уравнением:

Н = С * S * (Т - Тв) больших калорий /м2/ час. С 0 ,

где Н - теплоотдача в больших калориях в час; S - площадь поверхности в квадратных метрах; Т - температура тела; Тв - температура воздуха (в градусах Кельвина); С - коэффициент теплоотдачи (величина, не зависящая от этих температур, но зависящая от скорости движения воздуха).

По данным ряда авторов, теплоотдача конвекцией у людей в состоянии покоя в комфортных 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. Количество передаваемой этим путем тепловой энергии определяется законом Стефана - Больцмана. По этому закону удельная мощность излучения с повышением температуры излучающего тела увеличивается пропорционально 4-й степени его абсолютной температуры. Для характеристики теплообмена излучением между двумя излучающими поверхностями принято следующее уравнение:

Е = С1 * С2 * К (Т14 – Т24)

где Е - теплоотдача в малых калориях; С1 и С2 - константы излучения поверхностей; К - константа = 1,38-10"12 малых калорий в секунду; Т1 и Т2 температура поверхностей (в градусах Кельвина), между которыми происходит теплообмен излучением.

Следовательно, чем выше температура источников тепловыделения, тем больше по сравнению с конвекцией удельное значение отдачи тепла излучением. Следует отметить, что в то время как интенсивность теплоотдачи конвекцией возрастает с повышением скорости движения воздуха, теплоотдача излучением не зависит от нее: воздух для инфракрасного излучения теплопрозрачен.

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 этом наиболее важное гигиеническое значение принадлежит так называемому физиологическому дефициту влажности, представляющему собой разность между максимальной влажностью при температуры кожи (но не при температуре воздуха) и абсолютной влажностью воздуха. Эта величина характеризует возможность насыщения воздуха в данных условиях водяными парами при испарении влаги с поверхности кожи и верхних дыхательных путей. Чем больше физиологический дефицит влажности, тем больше испарение, тем выше теплоотдача этим путем. На испарение 1 г влаги требуется около 0,6 ккал. На долю испарения в состоянии покоя в комфортных метеорологических условиях приходится 21,7 - 29,1 у. ед. всей теплоотдачи человека.

При высокой температуре воздуха и окружающих поверхностей теплоотдача испарением значительно возрастает, при низких температурах удельный вес ее ниже.

Наконец, 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 и, как будет показано в дальнейшем изложении, от состояния физиологических функций организма.

В качестве примера анализа теплообмена при одном из таких сочетаний можно привести следующее. Допустим, что работа средней тяжести (потребление 0,5 - 1л кислорода) производится в условиях высокой температуры воздуха (33 - 35°), инфракрасного излучения (1,5 кал/см2/мин), высокой относительной влажности (70%) и незначительной скорости движения воздуха (порядка 0,2 - 0,3 м/сек).

Невозможность отдать тепло излучением (температура производственного источника излучения значительно выше температуры поверхности тела человека), конвекцией и проведением (температура воздуха близка к температуре кожи и внутри организма) способствует накоплению тепла в организме. Незначительная часть тепла отдается лишь испарением пота с поверхности тела, поскольку содержание водяных паров в воздухе достигает всего 70% максимального. При 33—35° это 26,11 г/м3, максимальная же влажность при этой температуре 37,37 г/м3. Следовательно, в воздух на рабочем месте может испариться всего 11,26 г/м3 и тем самым отнять 6,75 ккал. Подвижный воздух высокой температуры и небольшой скорости в приведенных условиях способствует лишь некоторому ускорению испарения пота. Легче справился бы организм с тем же тепловым воздействием (нагретый воздух, нагретые окружающие поверхности) при меньшей влажности воздуха, хотя потоотделение связано со значительным напряжением ряда функций организма.

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.

Такого же рода анализ позволит правильно оценить с гигиенической точки зрения и другие сочетания метеорологических условий, в частности, характеризующиеся в основном низкой температурой воздуха и окружающих поверхностей. Чрезмерно большая теплоотдача в этих условиях оказывается неблагоприятной для поддержания устойчивого теплового состояния организма и приводит в случае недостаточной терморегуляции к переохлаждению.

Таким образом, в производственных условиях, когда температура воздуха и окружающих поверхностей ниже температуры поверхности кожи, теплоотдача осуществляется преимущественно конвекцией и излучением. Если же температура воздуха и окружающих поверхностей такая же, как температура кожи, или выше ее, теплоотдача возможна лишь испарением влаги с поверхности тела и с верхних дыхательных путей, если воздух еще не насыщен водяными парами.

Гигиеническое значение отдельных видов отдачи (поглощения) тепла не исчерпывается количеством тепла, отдаваемого (воспринимаемого) организмом человека. Участие различных физиологических механизмов в процессе теплообмена приводит к тому, что при количественно одинаковой потере (или поступлении в организм) тепла, осуществляемой различными путями, реакции организма, лежащие в основе сложного координаторного процесса терморегуляции, различны и не всегда биологически равноценны для организма.

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° С. При температуре окружающей среды от 0 до 15° С и при постоянной (или близкой к ней) температуре тела потребление кислорода снижается. При температуре окружающей среды от 15 до 25° С 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.

Мышечная деятельность изменяет реактивность организма, в частности, к термическим раздражителям. Отсюда и различные терморегуляторные реакции на метеорологические условия при работе и в покое.

Сложный процесс теплообмена регулируется центральными терморегуляторными образованиями, корой головного мозга. Современные представления о центральном нервном механизме терморегуляции основываются на признании существования гипоталамических, таламических, стриарных и корковых центров терморегуляции. Особое место в ряду их принадлежит гипоталамической области, где, по данным многих исследователей, осуществляется основная регуляция теплопродукции или теплоотдачи при различных метеорологических условиях.

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 и др. Корковые центры терморегуляции играют существенно важную роль в обеспечении тонкого приспособления организма к метеорологическим условиям окружающей среды. Многими исследованиями установлен условно-рефлекторный механизм терморегуляции у человека в производственных условиях. После ряда сочетаний с термическим раздражителем сами по себе производственная обстановка, время исследования вызывают изменения, соответствующие действовавшим ранее сочетаниям с термическим раздражителем.

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. По данным ряда исследователей, кровоснабжение, например, кисти и предплечья при низкой температуре окружающей среды может уменьшиться в 4 раза, а при высокой температуре увеличиться в 5 раз.

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 37, 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° С 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. Повышается содержание в крови молочной кислоты, остаточного азота, мочевины.

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 сгущение ее, повышается вязкость крови, увеличивается содержание гемоглобина и число эритроцитов.

При высокой температуре окружающей среды происходит интенсивное перераспределение крови от внутренних органов к коже. Значительное потоотделение, расширение сосудов кожи сопряжены с изменением деятельности сердечно-сосудистой системы.

В условиях высокой температуры не только при работе, но и в состоянии покоя происходит значительное рефлекторное учащение пульса (до 100 ударов в минуту и больше), увеличение минутного объема сердца, уменьшение окислительной способности клеток.

Мышечная деятельность при высокой температуре окружающей среды вызывает значительное учащение пульса, как во время работы, так и после нее (до 100 – 140 - 180 ударов в минуту). Резко замедляется восстановление исходной частоты пульса.

У работающих при высокой температуре окружающей среды артериальное давление падает, но при наступающем перегревании наблюдается повышение максимального и понижение минимального кровяного давления. Последнее обстоятельство, 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 гликогенобразовательной. 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.

Чрезвычайно важной особенностью воздействия инфракрасного излучения на организм является способность этих лучей различной длины волны проникать на разную глубину и поглощаться соответствующими тканями. Длинные инфракрасные лучи с max 6 - 14 Мк задерживаются в поверхностных слоях кожи, в значительной степени уже на глубине 0,1 - 0,2 мм. В роговом слое кожи лучи с длиной волны меньше 2,75 Мк задерживаются в количестве 25 - 40%, с длиной волны 4 - 5,5 Мк от 30 до 50%. Излучения с длиной волны меньше 6 Мк поглощаются полностью. Короткие инфракрасные лучи (0,76 - 1,4 Мк) проникают в ткани человеческого тела на несколько сантиметров.

Детально изучено проникание инфракрасного излучения в глазных средах. Максимум излучения, достигающего роговицы и передней камеры, приходится на короткие лучи с длиной волны 1,5 - 1,7 Мк, а излучения, достигающего хрусталика, около 1,3 Мк. Коротковолновые лучи в больших объёмах поглощаются хрусталиком, радужной и сосудистой оболочками. Меньшее значение в отношении глазных сред имеют длинноволновые лучи (с длиной волны выше 2,4 Мк).

Короткие инфракрасные лучи проникают также через кожу головы, через черепную коробку в мозговые оболочки, мозговую ткань и действуют непосредственно на различные клеточные образования. Интенсивность и характер воздействия инфракрасных лучей на организм зависят от предшествующего состояния организма, тренированности облучаемой поверхности к инфракрасным лучам, площади облучения, его продолжительности и периодичности и, наконец, от сопутствующих факторов производственной обстановки и характера трудового процесса.

Инфракрасное излучение оказывает общее и местное воздействие на организм. Общая реакция на облучение проявляется в повышении температуры кожи не только на облучаемой поверхности, но и на отдаленных от места облучения участках. Чем мощнее излучение, тем быстрее наступает максимум температуры на облучаемом участке кожи. При одной и той же интенсивности излучения температура кожи повышается тем меньше, чем короче длина волны. При облучении коротковолновыми инфракрасными лучами, проникающими в глубоколежащие ткани, наблюдается также повышение температуры легких, головного мозга, почек, желез, мышц.

Мало изменяется под влиянием инфракрасного излучения температура тела; лишь при выполнении в условиях инфракрасного облучения значительной мышечной работы температура тела повышается на 1,5 - 2° С. Повышается она также в случаях наступившего нарушения терморегуляции вследствие облучения обширной поверхности тела. Под влиянием инфракрасного излучения наблюдается образование в коже, крови и спинномозговой жидкости, специфических биологически активных веществ типа гистамина, холина, аденозина. Повышается активность холинэстеразы, усиливается секреторная деятельность желудка, поджелудочной железы, слюнных желез. По данным ряда исследователей, изменения обмена веществ проявляются в виде нерезкого снижения потребления кислорода, повышенного содержания азота в крови, увеличенного расщепления. Во время инфракрасного облучения и непосредственно после него на протяжении длительного времени происходит снижение поверхностного натяжения крови.

В зависимости от интенсивности и спектрального состава инфракрасной радиации протекает сосудистая реакция: коротковолновая вызывает расширение сосудов, длинноволновая— сужение.

Инфракрасное облучение оказывает влияние на функциональное состояние центральной нервной системы. В ней происходят изменения, свидетельствующие о преимущественном развитии тормозного процесса: затруднение передачи нервного возбуждения в синапсах, понижение электрической чувствительности глаза, увеличение скрытого периода зрительно-моторной реакции, угасание условно-рефлекторных сосудистых реакций. В связи с действием инфракрасного облучения изменяется и нервно-мышечная возбудимость. При излучении 1,5 г/кал/см2/мин с длиной волны около 3 Мк было установлено уменьшение хронаксии и увеличение реобазы уже с первых минут облучения.

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.

Вазомоторные реакции на холодовое раздражение, в том числе к интероцептивные, обусловливающие резкое сужение просвета капиллярной сети, сопряжены с повышением кровяного давления.

При переохлаждении, по-видимому, вследствие рефлекторного угнетения деятельности центров сосудосуживающих нервов снижается максимальное артериальное давление.

При охлаждении заметно увеличивается объем дыхания. Ритм дыхания во время умеренного охлаждения, как правило, остается устойчивым, лишь при резком охлаждении наблюдается значительное его учащение. В связи с мышечной работой в этих 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 окружающей среды (рис.1).

При мышечной работе, 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 свя

	Охлаждение	После	Охлаждение	После	Охлаждение	После
		охлаждения		охлаждения		охлаждения

Рис. 1. Потребление кислорода (О2 - сплошная линия), дыхательный коэффициент

(RQ - пунктирная линия) и легочная вентиляция (L - штриховая линия)

в связи с охлаждением при работе.

зи с тем, что он стимулирует клеточный обмен и уменьшает теплоотдачу, ограничивая кровоснабжение кожи.

Одним из наиболее ранних признаков охлаждения, характеризующим и сосудистую реакцию на холодовое раздражение, является изменение температуры кожи. Уже в первые минуты охлаждения значительно снижается температура кожи обычно открытых участков тела - лба предплечья и особенно кисти. В то же время температура кожи обычно закрытых участков (груди, спины) благодаря рефлекторному расширению сосудов даже несколько повышается. Сравнительное изучение температуры воздуха пододежного пространства и у открытой поверхности тела позволяет считать доказанным, что холодовый эффект возникает в результате раздражения воздухом более низкой температуры рецепторов обычно открытого, даже незначительного по площади, участка кожи.

Температура тела, по данным ряда исследователей, в начале охлаждения повышается до 37,2—37,5°. В дальнейшем температура тела снижается, особенно резко в более поздних стадиях охлаждения. Температура отдельных внутренних органов (печени, поджелудочной железы, почек и др.) при охлаждении рефлекторно повышается на 1-1,5° С.

Охлаждение вызывает нарушение рефлекторной деятельности, ослабление и даже полное исчезновение рефлексов, снижение тактильной и других видов чувствительности. Восстановление частоты пульса, кровяного давления, легочной вентиляции после работы при низкой температуре наступает значительно медленнее, чем при температуре обычной.

Как показали исследования А. А. Летавета и А. Е. Малышевой, особое значение в условиях производства приобретает охлаждение, вызываемое излучением тепла телом человека в направлении поверхностей с более низкой температурой (радиационное охлаждение). При радиационном охлаждении наблюдается более резкое падение температуры кожи и температуры тела, чем при охлаждении конвекционном, причем восстановление ее протекает медленнее; отсутствует описанная выше сосудосуживающая реакция на охлаждение, а также обычное для конвекционного охлаждения повышение теплопродукции. Неприятное же ощущение холода при не изменяющейся теплопродукции возникает, очевидно, вследствие излучения с глубоколежащих тканей.

Наиболее существенная черта, радиационного охлаждения - это вялая, замедленная реакция терморегуляторного аппарата в результате отсутствия кортикальных сигналов на радиационное охлаждение, обычно не встречающееся изолированно от охлаждения конвекционного и не сопровождающееся адекватным термическим раздражением (Слоним). Изменения, возникающие под влиянием радиационного охлаждения, носят более стойкий характер.

Наконец, следует выделить еще один вид производственного охлаждения работающих: при непосредственном соприкосновении работающего с охлажденными материалами. Такого рода охлаждение носит не только резко выраженный местный, но и общий характер с рядом рефлекторных нарушений отдельных функций.

Представления о влиянии подвижности, как и влажности воздуха, на отдельные физиологические функции еще недостаточны. Все же следует иметь в виду своеобразное физиологическое действие подвижного воздуха, определяемое его физическими особенностями: сочетанное воздействие термических (определенной температуры) и механических (давление при определенной скорости потока) свойств подвижного воздуха. Воздействие потока при этом не ограничивается "физическим снятием тепла". Возбуждая термо - и механорецепторы кожи, воздушный поток вызывает изменения ряда функций организма, в том числе те из них, путем которых осуществляется терморегуляция.

Даже малая скорость потока, недостаточная для обеспечения существенных изменений метеорологических условий на рабочем месте, при действии на открытую поверхность кожи оказывается часто физиологически достаточной для нормализации функций организма, нарушенных вследствие предшествовавшего теплового воздействия. Наряду с этим специальными исследованиями было доказано, что создание большой скорости движения воздуха (выше 2 м/сек) нецелесообразно.

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.

Огромное количество трудовых операций по самому характеру производственного процесса связано с перемещением, работающих из одной зоны в другую с различными метеорологическими условиями; некоторые из этих зон могут находиться не только в пределах закрытого помещения, но и вне его. Отсюда и весьма значительные в различные сезоны года температурные перепады в этих зонах от незначительных величин, порядка 3 - 5° С до чрезвычайно больших 60 - 70° С.

Переменному нагреванию и охлаждению в производственных условиях подвергаются работающие и при переходе из зоны с интенсивным теплоизлучением в зону с интенсивным охлаждением. Особенно значение в реакции организма на смену термического воздействия приобретает состояние организма, вызванное предшествующим нагреванием или охлаждением. При этом основное значение приобретают не сама по себе величина перепада (разность температур), а параметры температур, в пределах которых образовалась указанная величина.

При достаточно интенсивном охлаждении обычно наблюдается повышение потребления кислорода. При охлаждении же непосредственно после длительного пребывания в условиях высокой температуры терморегуляторная деятельность снижена; потребление кислорода удерживается на уровне, установившемся во время нагревания, а к концу охлаждения оно даже ниже, чем в исходном состоянии. В этих условиях легочная вентиляция снижается. На протяжении обычного периода восстановления после охлаждения не достигает исходной величины температура кожи и тела, установившаяся во время нагревания. Частота пульса восстанавливается уже в первые 10 минут охлаждения, однако дальнейшее урежение, как это наблюдается без предварительного нагревания, в рассматриваемых случаях не наступает. При переходе из помещения с температурой воздуха 17° С в помещение с более низкой температурой воздуха (8,5 - 7° С) частота пульса уменьшается на 14 - 16 ударов. При охлаждении, следующем за нагреванием, уменьшается и пульсовое давление, главным образом за счет повышения диастолического и уменьшения систолического давления.

Об общей реакции организма на производственные метеорологические условия можно судить и по изменениям теплового самочувствия работающих, в определенной мере характеризующего степень устойчивости теплового состояния организма.

В производственных условиях важное значение приобретают изменения в организме, вызванные повторяющимся изо дня в день в течение длительного периода охлаждением или нагреванием. У работающих постепенно образуется новый функциональный уровень организма, часто наступает физиологическое приспособление к производственным термическим воздействиям. Нервные и гуморальные механизмы адаптации связаны с кортикальными сигналами на терморегуляторную теплопродукцию.

Многократное тепловое воздействие вызывает: значительное снижение основного обмена, брадикардию, уменьшение артериального давления, увеличение потоотделения, повышение содержания жировых веществ в поту за счет более активной деятельности сальных желез и увеличения выделения кожного сала, уменьшение концентрации хлоридов в поту и тем самым меньшую потерю солей при значительном потоотделении. Последняя реакция, возможно, происходит в связи с повышением активности адренокортикотропного гормона (АКТГ). Доказательством этого факта может быть следующее наблюдение: секреция желудочного сока, как и содержание в нем хлоридов и кальция, в этом случае, снижается.

Более устойчивой становится температура тела, более умеренным - учащение пульса во время работы; увеличивается по мере адаптации и работоспособность.

При многократном воздействии в течение длительного периода производственного инфракрасного облучения у адаптированных рабочих повышается выносливость к инфракрасным лучам и уменьшается величина пороговой интенсивности инфракрасного облучения, воспринимаемой кожей, а также выражено меньше, чем у неадаптированных, нарастание температуры кожи, увеличение потоотделения, снижение артериального давления.

При систематическом многократном холодовом воздействии происходит меньшее сужение сосудов кожи, большее кровоснабжение ее; быстрее, чем у людей, не адаптированных к холодовому воздействию, восстанавливается температура кожи, снижаются отраженные сосудистые реакции, повышается интенсивность окислительно - восстановительных процессов, усиливается тканевое дыхание, быстрее наступает повышение теплообразования (химическая терморегуляция); происходят и морфологические изменения в виде утолщения слоя кожи.

Особенности производственных микроклиматических условий