Физический и умственный труд.
Пути повышения эффективности трудовой деятельности. Элементы рационального режима труда и отдыха*.
Труд – целенаправленная деятельность человека на удовлетворение своих культурных и социально-экономических потребностей. Характер и организация трудовой деятельности человека оказывают существенное влияние на изменение функционального состояния организма человека.
Многообразные формы трудовой деятельности делятся на физический и умственный труд.
Физическим трудом (работой) называют выполнение человеком
энергетических функций в системе «человек — орудие труда». Физическая работа требует значительной мышечной активности. Она подразделяется на два вида: динамическую и статическую.
Динамическая работа связана с перемещением тела человека, его рук, ног, пальцев в пространстве; статическая — с воздействием нагрузки на верхние конечности, мышцы корпуса и ног при удерживании груза, при выполнении работы стоя или сидя. Динамическая физическая работа, при которой в процессе трудовой деятельности задействовано более 2/3 мышц человека, — называется общей, при участии в работе от 2/3 до 1/3 мышц человека (мышцы только корпуса, ног, рук) — региональной, при локальной динамической физической работе задействовано менее 1/3 мышц (например, набор текста на компьютере).
Физическая тяжесть работы определяется энергетическими затратами в процессе трудовой деятельности и подразделяется на следующие категории: легкие, средней тяжести и тяжелые физические работы.
Легкие физические работы (категория I) подразделяются на две подкатегории: I а, при которой энергозатраты составляют до 139 Дж/с, работы, проводимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим усилием;
I б при которой энергозатраты составляют 140—174 Дж/с, работы, проводимые
сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим усилием.
Физические работы средней тяжести (категория II) подразделяются также на две подкатегории: II а, при которой энергозатраты составляют 175—232 Дж/с, работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенных физических усилий; II б, при которой энергозатраты составляют 233—290 Дж/с, работы, связанные с ходьбой, перемещением и перенесением тяжестей массой до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим усилием.
Тяжелые физические работы (категория III) характеризуются расходом энергии более 290 Дж/с. К этой категории относятся работы, связанные с постоянными передвижениями, перемещением и перенесением значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий.
Ручной труд - это труд, в основе которого происходят преимущественно затраты физических усилий с использованием простейших ручных орудий труда.
Ручной труд обусловлен низкой механо- и энерговооруженностью труда рабочих, отсутствием эффективных средств малой механизации, применением устаревших технологий производства работ, а также спецификой отрасли, связанной с особенностями технологии различных работ (например, ручной труд при сборке конструкций из большого количества различных элементов, имеющих сложные соединения). Существенно повышает уровень ручного труда такая особенность, как необходимость перемещения больших масс грузов и связанных с этим различного рода погрузочно-разгрузочных, транспортных, демонтажных и монтажно-сборочных работ. Ручной труд характеризуется большой нагрузкой на опорно-двигательный аппарат и функциональные системы (сердечно - сосудистую, нервно - мышечную, дыхательную и др.). Развивает мышечную систему, стимулирует обменные процессы, но из-за низкой производительности социально не эффективен. Сопутствующими
условиями, ухудшающими негативные стороны ручного труда является то, что все эти процессы протекают обычно на открытом воздухе, в неблагоприятных климатических условиях и без достаточного набора социально-бытовых услуг.
Ручной труд имеет место при отсутствии механизированных средств для работы (труд сталевара, грузчика, овощевода и т.д.) и требует повышенных энергетических затрат от 17 до 25 МДж(4000-6000 ккал) и выше в сутки. Развивает мышечную систему, стимулирует обменные процессы в организме, но в тоже время социально не эффективен, имеет низкую производительность, потребность в длительном отдыхе.
Механизированный труд — это вид трудовой деятельности, который характеризуется снижением мышечных нагрузок, по сравнению с тяжелым физическим трудом, и усложнением программы действий. Механизированный труд изменяет характер мышечных нагрузок и усложняет программы действий. Повышается нагрузка на мелкие группы мышц, увеличиваются требования к точности и скорости движений. В условиях механизированного производства наблюдается уменьшение объёма мышечной деятельности, в работу вовлекаются мелкие мышцы дистальных отделов конечностей, которые должны обеспечить большую скорость и точность движений, необходимые при управлении механизмами. Типичным примером механизированного труда является работа станочника по обработке металлов (токаря, фрезеровщика, строгальщика). При этих формах труда энергетические затраты рабочих колеблются в пределах 12,5-17 МДж (3000-4000 ккал) в сутки. Профессии механизированного труда нередко требуют специальных знаний и навыков. Однообразие простых и большей частью локальных действий, однообразие и малый объём воспринимаемой в труде информации приводят к монотонности труда. Программирующая (умственная) трудовая деятельность сводится к минимуму.
Следует отметить, что механизация вне зависимости от трех особенностей позволяет совершенствовать технологию, повышать качество и
производительность труда. В то же время обслуживание механизмов требует знания их конструкции, определенной умственной нагрузки. Это существенно отличает механизированный труд от простого физического труда.
Следует иметь в виду, что переход к механизированному труду может сопровождаться упрощением трудовых функций и снижением квалификации рабочих. Это особенно характерно для ручного механизированного и механизированного труда, имеющего вспомогательный характер.
Труд на конвейере это система поточной организации производства на основе конвейера, при которой оно разделено на простейшие короткие операции, а перемещение деталей осуществляется автоматически. Это такая организация выполнения операций над объектами, при которой весь процесс воздействия разделяется на последовательность стадий с целью повышения производительности путём одновременного независимого выполнения операций над несколькими объектами, проходящими различные стадии. Конвейером также называют средство продвижения объектов между стадиями при такой организации.
Подобное расчленение производственного процесса на простейшие операции позволяет одному рабочему выполнять какую-либо одну операцию, не тратя время на смену инструментов и передачу деталей другому рабочему, такая параллельность производственного процесса позволяет уменьшить количество рабочих часов, необходимых для производства одного изделия. Недостатком этой системы производства является повышенная монотонность труда.
Труд на конвейере примечателен еще большей однообразностью и огромной скоростью. Индивидуум, трудящийся на конвейере, осуществляет одно или пару действий. Так как он является звеном цепочки, состоящей из других работников, то каждое его движение должно производиться в строго определенное время. Не сложно понять, что это очень изматывает. Монотонность и огромная скорость труда также могут стать причиной быстрой
утомляемости.
Конвейерная форма труда требует синхронной работы участников в соответствии с заданным ритмом и темпом. При этом чем меньше времени тратит работник на операцию, тем монотонней работа и проще ее содержание. Монотония – одно из отрицательных последствий конвейерного труда, которое выражается в прежде временной усталости и нервном истощении. В основе этого явления лежит преобладание процесса торможения в корковой деятельности, развивающееся при действии однообразных повторных раздражителей, что снижает возбудимость анализаторов, рассеивает внимание, уменьшает скорость реакции, и как следствие быстро наступает утомление.
Труд на полуавтоматическом и автоматическом производстве затрачивает энергии меньше в связи с этим и напряженность труда меньше, чем на конвейерном. Работа заключается в периодическом обслуживании механизмов или выполнении простых операций - подаче обрабатываемого материала, включении или выключении механизмов. Полуавтоматическое производство исключает человека из процесса непосредственной обработки предмета труда, который целиком выполняют механизмы.
Физиологическая особенность автоматизированных форм труда – это постоянная готовность работника к действию и быстрота реакции по устранению возникающих неполадок. Такое функциональное состояние “оперативного ожидания” различно по степени утомляемости и зависит от отношения к работе, срочности необходимого действия, ответственности предстоящей работы и т.д.
Умственный труд объединяет работы, связанные с приёмом и передачей информации, требующие активизации процессов мышления, внимания, памяти. Умственный труд заключается в переработке и анализе большого объема разнообразной информации, и как следствие этого – мобилизация памяти и внимания, частота стрессовых ситуаций. Однако мышечные нагрузки, как правило, незначительны, суточные энергозатраты составляют 10-11,7 МДж
(2000-2400 ккал) в сутки. Данный вид труда характеризуется значительным снижением двигательной активности (гипокинезией), что приводит к сердечно - сосудистой патологии; длительная умственная нагрузка угнетает психику, ухудшает функции внимания, памяти. Основным показателем умственного труда является напряжённость, отражающая нагрузку на центральную нервную систему. Формы умственного труда подразделяются на операторский, управленческий, творческий труд, труд медицинских работников, труд преподавателей, учащихся и студентов. Отличаются они по организации трудового процесса, равномерности нагрузки, степени эмоционального напряжения. Умственный труд выражается в следующих формах.
Операторский труд. В условиях современного многофакторного производства на первый план функции управления и контроля за работой технологических линий процессами товародвижения и обслуживания покупателей. Например, труд диспетчера оптовой базы или главного администратора супермаркета связан с переработкой большого объема информации за короткое время и повышенное нервно-эмоциональной напряженностью. Операторский труд связан с управлением машинами, оборудованием, технологическими процессами. Оператором считают любого человека, работающего в системе "человек — машина", в отличие от системы "человек — человек". Для операторских профессий характерна высокая нагрузка на зрительный анализатор, связанная с восприятием малых размеров объектов различения, работа с оптическими приборами, видеодисплейными терминалами: чтение и редактирование буквенной, цифровой и графической информации на экране. Нагрузка на слуховой анализатор зависит от разборчивости слов при наличии слуховых помех. Нагрузка на голосовой аппарат характерна для таких операторских профессий, как телефонисты, авиадиспетчеры.
Управленческий труд - это вид трудовой деятельности, операции и работы по выполнению административно — управленческими работниками функций
управления в организации. Профессиографические особенности трудовой деятельности руководящих работников свидетельствуют, что в данной группе доминируют факторы, обусловленные чрезмерным ростом объема информации, дефицитом времени для ее переработки, повышением материальной значимости и личной ответственности за принятие решения. Современному бизнесмену и руководителю необходима большая совокупность различных качеств (организаторских, деловых, личных), широкий круг знаний экономики, управления, техники, психологии. Эта работа характеризуется нестандартными решениями, нерегулярностью нагрузки, сложными межличностными отношениями, периодическим возникновением конфликтных ситуаций.
Управленческий труд чрезвычайно разнообразен, в связи с чем операции и процедуры, характеризующие содержание этого труда, трудно поддаются четкой классификации, типизации. К тому же круг управленческих операций непрерывно расширяется, а сами операции видоизменяются вследствие, с одной стороны, трансформации методов управления и областей их применения и, с другой стороны, в связи с возрастающим использованием новых технических средств хранения, передачи, накопления, обработки информации. Революционные изменения в содержание операций, процедур управленческого труда вносит компьютерная техника, дающая возможность внедрять принципиально новые информационные технологии.
Творческий труд (научные работники, писатели, конструкторы, артисты, художники). Наиболее сложная форма, так как требует большого объёма памяти, напряжения, внимания. Приводит к повышению нервно-эмоционального напряжения, тахикардии, повышению кровяного давления, изменению ЭКГ и другим сдвигам со стороны вегетативных функций.
Труд преподавателей, торговых и медицинских работников, работников всех сфер услуг, труд учащихся и студентов - постоянный контакт с людьми, повышенная ответственность, частая нехватка времени и информации для принятия правильного решения, что приводит к высокому нервно-
эмоциональному напряжению. 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, т.к. после прекращения работы мыслительный процесс продолжается, умственная работа не прекращается, что приводит к большему утомлению и истощению ЦНС, чем при физическом труде.
В условиях современного мира с появлением устройств, облегчающих трудовую деятельность (компьютер, техническое оборудование) резко сократилась двигательная активность людей по сравнению с предыдущими десятилетиями. Это, в конечном итоге, приводит к снижению функциональных возможностей человека, а также к различного рода заболеваниям. Сегодня чисто физический труд не играет существенной роли, его заменяет умственный. Но и физический труд, характеризуясь повышенной физической нагрузкой, может в некоторых случаях рассматриваться с отрицательной стороны. Вообще, недостаток необходимых человеку энергозатрат приводит к рассогласованию деятельности отдельных систем (мышечной, костной, дыхательной, сердечно-сосудистой) и организма в целом с окружающей средой, а также к снижению иммунитета и ухудшению обмена веществ. В то же время вредны и перегрузки. Поэтому и при умственном, и при физическом труде необходимо заниматься оздоровительной физической культурой, укреплять организм. В процессе физического и умственного труда у человека возникает определённый комплекс эмоций. Эмоции - это реакция человека на определённые условия. А производственная обстановка - комплекс факторов, которые положительно или отрицательно влияют на самочувствие и работоспособность нормального человека.
Условия труда - это совокупность факторов производственной среды,
оказывающих влияние на работоспособность и здоровье в процессе труда. Исходя из гигиенических критериев, условия труда подразделяются на 4 класса: 1. Оптимальные условия труда обеспечивают максимальную производительность труда и минимальную напряженность организма человека. Оптимальные нормативы установлены для параметров микроклимата и факторов трудового процесса. Для других факторов условно применяют такие условия труда, при которых уровни неблагоприятных факторов не превышают принятых в качестве безопасных для населения (в пределах фона). Сохраняется не только здоровье работающих, но и создаются предпосылки для поддержания высокой производительности труда. При этом за оптимальные принимаются такие условия труда, при которых неблагоприятные факторы не превышают уровней, принятых в качестве безопасных для населения.
2. Допустимые условия труда. При них вредные воздействия не превышают уровней, установленных для рабочих мест, а возможные изменения функционального состояния организма восстанавливаются при отдыхе, и не должны оказывать неблагоприятного воздействия в ближайшем и отдалённом периоде на состояние здоровья работающих и их потомства. Изменения функционального состояния организма восстанавливаются во время регламентированного отдыха или к началу следующей смены. 1 и 2 классы соответствуют безопасным условиям труда.
3. Вредные условия труда, при которых наличие вредных производственных факторов, превышающих гигиенические нормы, оказывает неблагоприятное влияние на организм работающего и его потомство.
4. Опасные условия труда. Воздействие вредных факторов в течение смены создаёт угрозу для жизни, и существует высокий риск возникновения тяжелых форм острых профессиональных поражений.
Эффективность трудовой деятельности человека в большой степени зависит от предмета и орудия труда, работоспособности организма, организации рабочего места, гигиенических факторов производственной среды. Работоспособность – величина функциональных возможностей организма человека, характеризующаяся количеством и качеством работы, выполняемой за определенное время. Во время трудовой деятельности она изменяется по времени. При этом различают три основные фазы сменяющих друг друга состояний человека в процессе трудовой деятельности: фаза нарастающей способности; фаза высокой устойчивой работоспособности; фаза снижения работоспособности. Важными элементами повышения эффективности труда являются: 1) совершенствование умений и навыков в результате трудового обучения, так как при этом возрастает мышечная сила и выносливость, повышается точность и скорость рабочих движений, быстрее восстанавливаются физиологические функции после окончания работы; 2) правильное расположение и компоновка рабочего места, обеспечение удобной позы и свободы трудовых движений, использование оборудования, отвечающего требованиям эргономики и инженерной психологии, обеспечивают наиболее эффективный трудовой процесс, уменьшают утомляемость и предотвращают опасность возникновения профессиональных заболеваний; 3) оптимальная поза человека в процессе трудовой деятельности обеспечивает высокую работоспособность и производительность труда, так как неправильная поза приводит к возникновению статической усталости, снижению качества и скорости выполняемой работы, снижению реакции на опасности; 4) при организации производственного процесса следует учитывать антропометрические и психофизические особенности человека, его возможности в отношении величины усилий, темпа и ритма выполняемых операций, а также анатомо-физиологические различия между мужчинами и женщинами; 5) периодическое чередование работы и отдыха способствует высокой устойчивости работоспособности.
Одним из наиболее важных элементов повышения эффективности трудовой деятельности человека является совершенствование умений и навыков в результате трудового обучения.
Обучение придает законченность и устойчивость всем формам двигательной активности, является важным средством предупреждения утомления.
С психофизиологической точки зрения производственное обучение представляет собой процесс приспособления и соответствующего изменения физиологических функций организма человека для наиболее эффективного выполнения конкретной работы.
В результате обучения (тренировки) возрастают мышечная сила и выносливость, повышаются точность и скорость рабочих движений, увеличивается скорость восстановления физиологических функций после окончания работы.
Существенную роль в поддержании высокой работоспособности человека играет установление рационального режима труда и отдыха.
Различают две формы чередования периодов труда и отдыха на производстве введение:
· обеденного перерыва в середине рабочего дня;
· кратковременных регламентированных перерывов.
Оптимальную длительность обеденного перерыва устанавливают с учетом удаленности от рабочих мест санитарно-бытовых помещений, столовых, организации раздачи пищи.
Продолжительность и число кратковременных перерывов определяют на основе наблюдений за динамикой работоспособности, учета тяжести и напряженности труда.
При выполнении работы, требующей значительных усилий и участия крупных мышц, рекомендуются более редкие, но продолжительные перерывы (10...12 мин).
При выполнении особо тяжелых работ (металлурги, кузнецы и др.) следует сочетать работу в течение 15...20 мин с отдыхом такой же продолжительности. При работах, требующих большого нервного напряжения и внимания, быстрых и точных движений рук (операторы ПЭВМ и др.), целесообразны более частые, но короткие перерывы (5...10 мин).
Кроме регламентированных перерывов, существуют микропаузы − перерывы в работе, возникающие самопроизвольно между операциями и действиями.
Микропаузы обеспечивают поддержание оптимального темпа работы и высокого уровня работоспособности.
В зависимости от характера и тяжести работы микропаузы составляют 9...10 % рабочего времени.
Высокая работоспособность организма поддерживается рациональным чередованием периодов работы, отдыха и сна.
В течение суток организм по-разному реагирует на физическую и нервно-психическую нагрузку.
В соответствии с суточным циклом организма наивысшая работоспособность отмечается в утренние (с 8 до 12) и дневные (с 14 до 17) часы.
У детей школьного возраста оптимум умственной работоспособности приходится на интервал 10…12 ч. В эти часы отмечается наибольшая эффективность усвоения материала при наименьших психофизических затратах организма.
В дневное время наименьшая работоспособность, как правило, отмечается в период между 12 и 14, а ночное время − с 3 до 4 ч.
С учетом этих закономерностей определяют сменность работы предприятий, начало и окончание работы в сменах, расписание занятий в учебных заведениях.
Чередование периодов труда и отдыха в течение недели должно регулироваться с учетом динамики работоспособности. Наивысшая работоспособность приходится на 2, 3 и 4−й день работы, в последующие дни недели она понижается, падая до минимума в последний день работы.
В понедельник работоспособность относительно понижена в связи с врабатываемостью.
Элементами рационального режима труда и отдыха являются производственная гимнастика и комплекс мер по психофизиологической разгрузке, в том числе функциональная музыка.
В основе производственной гимнастики лежит феномен активного отдыха (И.М. Сеченов) − «утомленные мышцы быстрее восстанавливают свою работоспособность не при полном покое, а при работе других мышечных, групп».
Однако при тяжелом труде или работе в условиях повышенной температуры воздуха более целесообразен пассивный в отдых в хорошо проветриваемом помещении.
В основе благоприятного действия музыки лежит вызываемый ею положительный эмоциональный настрой, необходимый для любого вида работ.
Производственная музыка способствует снижению утомления, улучшению настроения и здоровья работающих, повышает paботоспособность и производительность труда.
Однако функциональную музыку не рекомендуется применять при выполнении работ, требующих в значительной концентрации внимания, при умственной работе, при большой напряженности выполняемых работ, непостоянных рабочих местах и в неблагоприятных санитарно-гигиенических условиях внешней среды.
Для снятия нервно-психического напряжения, борьбы с утомлением, восстановлением работоспособности в последнее время успешно используют кабинеты релаксации или комнаты психологической разгрузки.
4. Понятие микроклимата, его параметры. Микроклимат* производственных помещений, его классификация. Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека. Терморегуляция организма человека*. Уравнение теплового баланса. Методы и приборы для регистрации параметров микроклимата.
Микроклимат производственных помещений - это микроклиматические условия производственной среды (температура, влажность, давление, скорость движения воздуха, тепловое излучение) помещений, которые оказывают влияние на тепловую стабильность организма человека в процессе труда.
Исследования показали, что человек может жить при атмосферном давлении 560-950 мм ртутного столба. Атмосферное давление на уровне моря 760 мм ртутного столба. При данном давлении человек испытывает комфортность. Как повышение, так и понижение атмосферного давления на большинство людей оказывает негативное влияние. С понижением давления ниже 700 мм ртутного столба наступает кислородное голодание, что сказывается на работе головного мозга и центральной нервной системы.
Различают абсолютную и относительную влажность.
Абсолютная влажность А – это количество водяных паров, содержащихся в 1 м3. воздуха. Максимальная влажность F max – количество водяных паров (в кг), которое полностью насыщает 1 м3 воздуха при данной температуре (упругость водяных паров).
Относительная влажность – это отношение абсолютной влажности к максимальной влажности, выраженной в процентах:
φ=A/Fmax*100%
Когда воздух полностью насыщен водяными парами, то есть A=Fmax (во время тумана), относительная влажность воздуха φ =100%.
На организм человека и условия его работы оказывает влияние также средняя температура всех поверхностей, ограничивающих помещение, она имеет важное гигиеническое значение.
Другим важным параметром является скоростьдвижения воздуха. При повышенной температуре скорость воздуха способствует охлаждению, а при низких температурах переохлаждению, поэтому она должна быть ограниченной, в зависимости от температурной среды.
Санитарно-гигиенические, метеорологические и микроклиматические условия не только влияют на состояние организма, но и определяют организацию труда, то есть, продолжительность и периодичность отдыха работника и обогрева помещения.
Таким образом, санитарно-гигиенические параметры воздуха рабочей зоны могут быть физически опасными и вредными производственными факторами, оказывающими существенное влияние на технико-экономические показатели производства.
Терморегуляция организма - физиологический процесс поддержания температуры тела в границах от 36,6 до 37,2°С. Основной путь поддержания равновесия - теплоотдача.
Теплоотдача идёт следующими путями:
1. Излучение тепла телом человека по отношению к окружающим поверхностям, имеющим меньшую температуру. Это основной путь отдачи тепла в производственных условиях. Излучением отдают тепло все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля - 273°С. Человек отдаёт тепло, когда температура окружающих его предметов ниже температуры наружных слоёв одежды (27 - 28°С) или открытой кожи.
2. Проведение - отдача тепла предметам, непосредственно соприкасающемся с телом человека.
3. Конвекция - передача тепла через воздушную среду. Человек нагревает вокруг себя слой воздуха толщиной 4 - 8 мм путём проведения тепла. Нагрев более отдалённых слоёв идёт за счёт естественного и принудительного замещения прилегающих к телу более тёплых слоёв воздуха более холодными. При подвижном воздухе теплоотдача увеличивается в несколько раз.
Испарение воды с поверхности кожи и слизистой оболочки верхних дыхательных путей - основной путь отдачи тепла при повышенной температуре воздуха, особенно, когда затрудняется или прекращается отдача излучением или конвекцией. В обычных условиях испарение идет в результате неощутимого потоотделения на большей части поверхности тела в результате диффузии воды без активного участия потовых желёз. В целом организм теряет 0,6 л воды в сутки. При выполнении физической работы в условиях повышенной температуры воздуха идёт повышенное потоотделение, при котором количество теряемой жидкости 10 - 12 л за смену. Если пот не успел испариться, он покрывает кожу влажным слоем, что не способствует отдаче тепла, и создаются условия для перегрева организма. В этом случае идёт потеря воды и солей. Это приводит к обезвоживанию организма, потере минеральных солей и водо-растворимых витаминов (С, В1, В2). Такие потери влаги приводят к сгущению крови, нарушению солевого обмена.
При тяжёлой работе в условиях повышенной температуры воздуха теряется 30 - 40 г соли NaCl (всего в организме 140 г NaCl). Дальнейшая потеря солей вызывает мышечные спазмы, судороги.
В условиях производства может присутствовать тепловое (инфракрасное) излучение - невидимое электромагнитное излучение. Источник - любое нагретое тело.
В зависимости от длины волны оно делится на коротковолновое, средневолновое, длинноволновое. Проходя через воздух эти лучи его не нагревают, но, поглотившись твёрдым телом, лучистая энергия переходит в тепловую.
Особенности действия лучистого тепла зависят от длины волны инфракрасного излучения. Длинные волны (1,4 - 10 мкм) поглощаются слоем кожи, вызывая калящий эффект. Короткие волны проникают глубоко внутрь организма, нагревая внутренние органы, мозг, кровь. Длительное воздействие повышенной температуры в сочетании с большой влажностью может привести к перегреванию организма. При этом у человека возникает головная боль, тошнота, сердцебиение, общая слабость, рвота, потоотделение, частое дыхание, тахикардия. При работе на воздухе, в результате облучения головы инфракрасными лучами коротковолнового диапазона, происходит тяжелое поражение мозговой ткани вплоть до выраженного менингита и энцефалита. В тяжелых случаях наблюдаются судороги, бред, потеря сознания. При этом температура тела остается нормальной или повышается незначительно.
В условиях теплового гомеостаза баланс тепла в организме гомойотермов описывается выражением:
ΔQ = M - E ± C ± R ± K ± W = 0
где ΔQ - изменения теплосодержания; М - продукция тепла, а остальные члены уравнения - отдача тепла организмом во внешнюю среду различными путями. В условиях температурного комфорта ΔQ = 0.
Здесь сразу же необходимо оговорить то существенное современное понимание гомеостазиса, в соответствии с которым любой его вид, в том числе и тепловой гомеостаз, выражается не в жесткой фиксации тех или иных показателей на определенном уровне, а скорее в их колебании вокруг среднего значения. Это принципиальное соображение, по крайней мере для человека, подтверждается еще и фактически - феноменом крайней нестабильности теплового обмена тела человека.
О. Бартон и А. Эдхолм (1957) указывают, что даже при кратковременных исследованиях в специальных климатических камерах со строгим контролем метеорологических условий и состояния исследуемых термостабильное состояние не достигается на протяжении нескольких часов. Выражение 1 есть полное уравнение теплового баланса, но эволюционно-биологическое значение его составляющих далеко не одинаково. Так, продукция тепла в организме (М) генетически не обусловлена тепловым обменом, а является следствием коренных процессов, характеризующих жизнедеятельность. Живой организм характеризуется непрерывным обменом веществ и энергии, который происходит в соответствии с известным уравнением термодинамики:
| ΔН = ΔZ + TΔS |
где ΔН - изменение энтальпии - меры общего запаса химически превращаемой энергии; ΔZ - изменение термодинамического потенциала или свободной энергии - части энтальпии системы, которая может быть с пользой использована для совершения работы; ΔS - изменения энтропии (термодинамической) для данных условий - меры неопределенности системы, зависящей от действия межмолекулярных сил и теплового движения и измеряемой величиной рассеяния потенциальной энергии химических веществ в виде тепла; Т - °К (градусы Кельвина).
Источником теплопродукции (М), таким образом, служат процессы обмена веществ и энергии, непрерывно совершающиеся в организме. В ходе расщепления энергетических материалов энергия, кумулируемая в макроэргических соединениях, может рассеиваться в виде тепла ("первичная теплота"), либо превращаться в те или иные виды работы, в конечном счете также переходящие в тепловую энергию (рис. 1). Однако основное тепло организм получает в результате осуществления тех или иных видов работы (70% теплопродукции), в то время как теплорассеяние составляет лишь 30%.
| Таблица 1. Потребление кислорода различными органами взрослого человека массой 63 кг (Bord Р., 1961) | |||||
| Орган | Масса, кг | Артериовенозная разница по кислороду, см3/л | Потребление кислорода | ||
| абсолютное, см3/мин | относительное | ||||
| см3/(мин·100 г) | % от общего | ||||
| Печень | 2,6 | 2,0 | 20,4 | ||
| Почки | 0,3 | 6,0 | 7,2 | ||
| Мозг | 1,4 | 3,3 | 18,4 | ||
| Кожа | 3,6 | 0,3 | 4,8 | ||
| Скелетные мышцы | 31,0 | 0,2 | 20,0 | ||
| Миокард | 0,3 | 9,7 | 11,6 | ||
| Другие части тела | 23,8 | 0,2 | 17,6 | ||
| Тело в целом | 0,4 | 100,0 |
Для проблемы регуляции теплового обмена существенный интерес представляют источники продукции тепла в покое и при мышечной работе. Образование тепла неразрывно связано с энергетическим обменом. В условиях нормальной жизнедятельности в покое о величине теплопродукции можно судить по интенсивности окислительных процессов (потреблению кислорода). Соответствующие данные приведены в табл. 1.
В покое наиболее высокий вклад в теплопродукцию (58,8%) обеспечивается печенью, мозгом и скелетными мышцами. При этом в первых двух органах высоки и относительные показатели энергетического обмена (артериовенозная разница по кислороду и его относительное потребление органом); в то же время интенсивность обмена в покоящихся мышцах невелика и валовое значение их теплопродукции определяется просто значительной массой мышечпой ткани.
Структура энерготрат в тканях (Иванов К. П., 1972) показывает, что из 1600 ккал/сут (в условиях основного обмена) около 900 ккал улавливается в форме макроэргических связей АТФ, 215 ккал идет на поддержание неравновесных ионных концентраций по обе стороны клеточных мембран, 415 ккал обеспечивает процессы обновления белков, липидов и полисахаридов, и лишь 270 ккал затрачивается на сокращение сердечной мышцы и дыхательных мышц. Вместе с тем все эти процессы характеризуются низкими величинами КПД, например синтез белка имеет КПД 10-13%, транспорт ионов - 20%, синтез АТФ - 50% и т. д. Таким образом, происходит накопление "первичного" и "вторичного" тепла.
При совершении мышечной работы энергетический обмен в мышцах резко возрастает, о чем можно судить и по такому косвенному показателю, как величина минутного объема крови, протекающей через мышцы в покое и при их сокращении: в первом случае она равна 840 мл/мин, а во втором - 12 500 мл/мин, что указывает на повышение потребления кислорода мышцами по крайней мере в 5 раз. Таким образом, увеличение теплопродукции при мышечной работе обусловлено повышенным образованием тепла в первую очередь в ткани скелетных мышц. Однако следует учитывать еще и адекватное возрастание энергетических процессов (и теплопродукции) в органах, обеспечивающих мышечную работу - в головном и спинном мозге, сердце, дыхательных мышцах, в печени и других органах.
В условиях термического комфорта важнейшее значение в термогенезе имеют произвольные мышечные движения, потому что именно к ним, как гениально заметил И. М. Сеченов (1863), сводится "все бесконечное разнообразие внешних проявлений мозговой деятельности". Измерения энерготрат при "обыденных" двигательных актах человека показывают их различную (иногда и значительную) термогенетическую стоимость (Кандрор И. С., 1968).
В зависимости от поведения человека даже на протяжении нескольких часов сдвиги теплопродукции могут носить характер быстрых и значительных пиков.
Параметры микроклимата регламентируются с учётом тяжести физического труда и времени года.
При лёгкой работе разрешается более высокая температура и меньшая скорость движения воздуха.
В тёплый период года (при температуре вне помещения +10°С и выше) температура в производственном помещении должна быть не более +28°С при лёгкой работе и не более +26°С при тяжёлой работе. Если вне помещения температура более +25°С, то в помещении допускается повышение температуры до +33°С.
Параметры воздушной среды должны периодически контролироваться. Температура воздуха определяется обычным термометром. Влажность воздуха определяют психрометром Августа. Он состоит из двух термометров - сухого и влажного. Зная разность температур сухого и влажного термометров, по специальным психрометрическим таблицам, прилагаемым к каждому прибору, определяют относительную влажность воздуха.
Скорость движения воздуха определяется с помощью анемометров: чашечного (от 0,2 до 10 м/с); крыльчатого (от 1 до 20 м/с).
Согласно ДСН 3.3.6 042-99 «Санитарные нормы микроклимата производственных помещений», по степени влияния на тепловое состояние организма человека, микроклиматические условия подразделяются на оптимальные и допустимые. Для рабочей зоны производственных помещений устанавливаются оптимальные и допустимые микроклиматические условия с учетом тяжести выполняемой работы и периода года (табл.2.).
Оптимальные микроклиматические условия - это такие условия микроклимата, которые при длительном и систематическом влиянии на человека обеспечивают сохранение теплового состояния организма без активной работы терморегуляции. Они сохраняют обеспечение самочувствие теплового комфорта и создание высокого уровня производительности труда (табл. 2.).
Допустимые микроклиматические условия, которые при длительном и систематическом влиянии на человека могут вызвать изменения теплового состояния организма, но нормализуются и сопровождаются напряженной работой механизмов терморегуляции в границах физиологической адаптации (табл. 2.). При этом не возникает нарушений или ухудшения состояния здоровья, но наблюдается дискомфортное тепловосприятие, ухудшение самочувствия и снижение работоспособности.
Условия микроклимата, выходящие за допустимые границы называются критическими и ведут, как правило, к серьезным нарушениям в состоянии организма человека.
Оптимальные условия микроклимата создаются для постоянных рабочих мест.
Таблица 2.