Mikroklimat środowiska pracy

Mikroklimat środowiska pracy
Organizm ludzki utrzymuje temperaturę wewnętrzną w granicach 37±0,3°C. Temperatura
wewnętrzna jest wypadkową temperaturą róŜnych narządów. Wynik pomiaru temperatury zaleŜy
od miejsca pomiaru i wynosi: 36,6°C pod pachą, 37,0°C pod językiem, 33,0°C - temperatura
powierzchni skóry w warunkach komfortu termicznego.
Utrzymanie stałej temperatury wewnętrznej moŜliwe jest dzięki mechanizmom termoregulacji,
które umoŜliwiają człowiekowi pracę w szerokich granicach tempera tur i w warunkach
znacznych obciąŜeń termicznych organizmu.
Ciepło produkowane w tkankach w toku spalań biologicznych, czyli w wyniku przemian
metabolicznych, oddawane jest w sposób ciągły do otoczenia. W warunkach termoneutralnych
ilość wyprodukowanego w organizmie ciepła równa jest ciepłu oddanemu do otoczenia.
Wymiana ciepła z otoczeniem odbywa się na drodze:
-
promieniowania;
-
unoszenia (konwekcji);
-
przewodnictwa cieplnego;
-
przez układ oddechowy;
-
poprzez wydzielanie potu.
Bilans cieplny organizmu moŜna zapisać równaniem:
Q = (M-W}-P±I±C-Res
(1)
gdzie:
Q- ilość ciepła zgromadzonego w organizmie powyŜej ilości niezbędnej do utrzymania stałej
temperatury ciała
M- ciepło wytworzone w drodze przemian metabolicznych
W- ciepło wydatkowane na pracę zewnętrzną
P- ciepło oddane do otoczenia w drodze wydzielania potu
I- ciepło oddane lub pobrane z otoczenia w wyniku promieniowania
C- ciepło oddane lub pobrane z otoczenia w wyniku konwekcji
Res - ciepło oddane podczas oddychania - wydychana z płuc para wodna ochładza krew
przepływającą przez tkankę płucną
Warunkiem równowagi termicznej jest zerowy bilans cieplny Q = 0. Dla lekko ubranego
człowieka warunki komfortu termicznego występują przy temperaturze powietrza 25-26°C i
wilgotności 50%; dla człowieka rozebranego jest to 28°C. Wysiłek fizyczny zwiększa ilość
produkowanego w organizmie ciepła (M) i obniŜa temperaturę komfortu cieplnego. Gdy
bilans cieplny jest większy od zera Q > O (np. podczas pracy w środowisku gorącym lub
podczas znacznego wysiłku fizycznego i gdy mechanizmy termoregulacji nie zdołają
odprowadzić wytworzonego, pochłoniętego ciepła) moŜe wystąpić stres cieplny. Gdy bilans
cieplny jest mniejszy od zera Q <0 (np. przebywając w środowisku zimnym) moŜe nastąpić
hipotermia.
Konwekcja - ilość ciepła pobranego lub oddanego do otoczenia w wyniku konwekcji zaleŜy od
róŜnicy temperatur skóry i otoczenia. Gdy temperatura skóry jest wyŜsza niŜ temperatura
1
otoczenia, organizm ogrzewa warstwę powietrza znajdującą się przy skórze, ciepłe
powietrze unoszone jest ku górze, a jego miejsce zajmuje powietrze chłodniejsze, proces
trwa aŜ do wyrównania temperatur.
Promieniowanie - kaŜde ciało o temperaturze powyŜej zera bezwzględnego emituje
promieniowanie; jeśli temperatura powierzchni ciała jest wyŜsza niŜ temperatura otoczenia,
ciało oddaje energię do otoczenia.
Temperatura ciała jest regulowana przez ośrodkowy układ nerwowy. Główny ośrodek
termoregulacyjny jest zlokalizowany w podwzgórzu. Informacje o termicznym stanie ciała
odbierane są przez specjalne czujniki - zwane termoreceptorami. W podwzgórzu dokonywana
jest bieŜąca ocena aktualnego stanu temperatury i z ośrodków termoregulacyjnych wychodzą
dyspozycje korygujące procesy tworzenia i rozpraszania ciepła. Niewielkie nawet odchylenia od
normy temperatury ciała wyzwalają w podwzgórzu pobudzenia, które prowadzą do uruchomienia
reakcji termoregulacyjnych o charakterze kompensacyjnym. W wyniku tego działania dochodzi
do przywrócenia optymalnej temperatury wnętrza ciała.
Zasadnicze znaczenie w informowaniu centralnych ośrodków termoregulacyjnych i
przenoszeniu ciepła w organizmie ma krew. Krew jest jedynym pośrednikiem wymiany ciepła
między wnętrzem ciała a jego powierzchnią. Ciepło metaboliczne wytwarzane przez całe Ŝycie
w takich narządach, jak wątroba, mózg czy nerki, albo powstające w pracujących mięśniach, jest
przenoszone przez krew do obszarów ciała naraŜonych na znaczne utraty ciepła.
UmoŜliwia to utrzymywanie dość stałej i odpowiedniej temperatury w odległych częściach ciała.
Krew ostudzona na powierzchni ciała dochodzi do narządów wewnętrznych i ochładza je. W ten
sposób krąŜąca krew chroni w pewnej mierze narządy wewnętrzne przed przegrzaniem.
Mechanizmy termoregulacji powodują oddawanie ciepła do otoczenia lub zachowanie ciepła.
Do mechanizmów termoregulacji naleŜą:
reakcja naczyniowa - rozszerzenie/skurcz naczyń krwionośnych skóry;
pobudzenie gruczołów potowych;
drŜenie mięśni;
zwiększenie wydzielania hormonów wzmagających metabolizm
Zmiana ukrwienia skóry moŜe prowadzić do utraty lub zachowania ciepła w organizmie.
Rozszerzenie naczyń krwionośnych powoduje wzrost skórnego przepływu krwi i wzrost
temperatury powierzchni ciała. Jeśli temperatura otoczenia jest niŜsza, reakcja ta prowadzi do
zwiększenia utraty ciepła w drodze promieniowania i konwekcji. Skurcz naczyń krwionośnych
powoduje obniŜenie temperatury skóry i zmniejszenie szybkości wymiany ciepła z otoczeniem.
Zarówno skurcz, jak i rozszerzenie naczyń krwionośnych nie jest bez wpływu na pracę układu
krąŜenia. Rozszerzenie naczyń krwionośnych powoduje obniŜenie ciśnienia tętniczego krwi,
rekompensowanego zwiększeniem częstotliwości skurczów serca. Zwiększenie ukrwienia skóry
odbywa się kosztem ukrwienia innych narządów. Podobnie skurcz naczyń krwionośnych
prowadzi do wzrostu ciśnienia tętniczego krwi. Początkowo częstość skurczów serca obniŜa się,
a następnie w wyniku wzrostu oporu obwodowego częstość skurczów serca rośnie.
Najbardziej efektywną reakcją organizmu z punktu widzenia utraty ciepła jest pobudzenie
gruczołów potowych; mechanizm ten zostaje uruchomiony przy temperaturze otoczenia ok. 2832°C . Pobudzone gruczoły potowe wydzielają duŜą ilość potu, który parując pobiera energię z
2
ciała, co prowadzi do obniŜenia temperatury wewnętrznej. W celu wyparowania l litra potu
organizm zuŜywa 350 kcal ciepła. Efektywność tego procesu zaleŜy od ilości wydzielanego potu
oraz moŜliwości jego parowania, gdyŜ pot spływający kroplami nie powoduje utraty ciepła z
organizmu.
W wilgotnym powietrzu moŜliwość parowania potu obniŜa się. Intensywność parowania potu
zaleŜy od temperatury wewnętrznej i jest liniowa do około 38°C. MoŜna przyjąć, Ŝe powyŜej tej
temperatury mechanizm termoregulacji jest całkowicie wysycany. Gdy ciepło jest nadal
produkowane przez organizm lub dostarczane z zewnątrz, dochodzi do dalszego przyrostu
temperatury wewnętrznej i udaru cieplnego. NaleŜy zawaŜyć, Ŝe utrata potu wiąŜe się z utratą
wody i soli przez organizm. Parowanie wody z powierzchni całego ciała zachodzi nieustannie.
Parowanie to, u dorosłego człowieka w spoczynku, osiąga średnią wartość ok. 50 ml na godzinę
CięŜka praca fizyczna, w gorącym otoczeniu, wzmaga parowanie wody do 1500 ml na godzinę.
Podczas intensywnej pracy w środowisku gorącym robotnik moŜe stracić około 8 litrów potu w
czasie zmiany roboczej.
Mechanizmem powodującym zwiększenie produkcji ciepła wewnętrznego przez organizm jest
mimowolne drŜenie mięśni. Praktycznie cała energia tego procesu za mienia się na ciepło. W
czasie dreszczów kurczące się włókna mięśniowe wytwarzają parokrotnie więcej ciepła niŜ
normalnie. Innym mechanizmem (bezdrŜeniowym) powodującym wzrost metabolizmu
(wewnętrznej produkcji ciepła) jest zwiększenie wydzielania hormonów głównie nadnerczy i
tarczycy.
Na wymianę ciepła z otoczeniem decydujący wpływ mają czynniki:
klimatyczne (temperatura powietrza, średnia temperatura promieniowania, prędkość przepływu
powietrza, wilgotność powietrza),
noszona odzieŜ (izolacyjność odzieŜy do, oporność parowania),
- aktywność (metaboliczna produkcja ciepła).
Przez środowisko cieplne gorące rozumiemy środowisko, w którym bilans cieplny jest dodatni.
Podczas pracy w środowisku cieplnym gorącym lub w wyniku duŜego obciąŜenia fizycznego
(intensywnej pracy) uruchamiają się mechanizmy termoregulacji prowadzące do utraty ciepła.
Rozszerzają się naczynia krwionośne, co powoduje wzrost temperatury skóry i zwiększenie
róŜnicy temperatur między powierzchnią ciała a otoczeniem - obniŜa to ilość pochłoniętego z
otoczenia ciepła. Gdy mechanizm ten nie jest wystarczający, zostają pobudzone do pracy
gruczoły potowe.
Praca w gorącym mikroklimacie moŜe spowodować ostre dolegliwości i objawy kliniczne. Te
ostatnie określa się jako choroby lub zespoły chorobowe, których przyczyną są znaczne
zaburzenia w równowadze wodno-mineralnej z upośledzeniem lub niewydolnością
termoregulacji.
Do bezpośrednich skutków naraŜenia na stres cieplny naleŜą:
- udar cieplny (poraŜenie cieplne) spowodowane przekroczeniem moŜliwości
termoregulacyjnych i poraŜeniem ośrodka termoregulacji (najczęściej jest groźny dla Ŝycia,
temperatura wewnętrzna ciała podnosi się do 41 °C lub powyŜej),
- wyczerpanie cieplne spowodowane utratą wody i/lub soli przez pocenie, któremu
towarzyszą: ogólne osłabienie, zawroty głowy, nudności, bóle głowy, chwiejność układu
krąŜenia, czasem omdlenie cieplne,
- bolesne skurcze mięśni i inne dolegliwości ze strony mięśni spowodowane zaburzeniem
równowagi wodno-elektrolitowej,
- odwodnienie spowodowane niedostatecznym uzupełnieniem wody utraconej przez pocenie.
3
W przypadku wyczerpania cieplnego poszkodowanego naleŜy ułoŜyć płasko z lekko uniesionymi
nogami i głową, podać do picia wodę mineralną, ewentualnie zwykłą wodę lekko osoloną, by
wyrównać straty elektrolitów.
Ekspozycja na gorąco moŜe spowodować zmiany skórne, jak potówkę, upośledzenie funkcji
wydzielania gruczołów potowych, odczyny zapalne spowodowane dodatkową infekcją skóry.
Do głównych mechanizmów termoregulacji w stresie cieplnym naleŜy wydzielanie potu i utrata
ciepła przez jego parowanie na powierzchni skóry.
Pracownicy z reguły piją mniej od ilości wody utraconej z potem, co powoduje odwodnienie
organizmu, które obniŜa zdolność do pracy, przyspiesza częstość skurczów serca i upośledza
termoregulację, zwłaszcza gdy utrata wody jest większa od 1,5% masy ciała.
Odwodnieniu organizmu moŜna zapobiegać przez:
-
podawanie napojów o dobrej jakości z dodatkiem soli i akceptowanych przez pracowników,
profilaktykę uświadamiającą pracowników o znaczeniu picia napojów z dodatkiem soli (często i
w małych ilościach).
Do pracy w naraŜeniu na gorąco nie naleŜy zatrudniać pracowników:
otyłych (powyŜej 20% naleŜnej masy ciała),
powyŜej 45 roku Ŝycia, jeśli dotychczas nie pracowali w gorącu,
o małej wydolności fizycznej (VO maks. poniŜej 35 ml O /kg m.c.),
2
2
z organicznymi chorobami serca i układu naczyniowego,
z chorobą nadciśnieniową,
z przewlekłymi chorobami dróg oddechowych i płuc, powodujących obniŜenie sprawności
wentylacji,
z uogólnionymi chorobami skóry i chorobami, które upośledzają czynność wydzielniczą
gruczołów potowych,
często zapadających na choroby infekcyjne,
naduŜywających alkoholu i przyjmujących stale leki (psychotropowe, przeciw bólowe,
hipotensyjne).
Przez środowisko cieplne zimne rozumiemy środowisko, w którym bilans cieplny jest ujemny.
Spadek temperatury otoczenia uruchamia mechanizmy termoregulacji zapobiegające utracie
ciepła przez organizm. Następuje skurcz naczyń krwionośnych, co powoduje obniŜenie
temperatury skóry, a tym samym róŜnicę temperatur między skórą a otoczeniem, zmniejsza to
ilość ciepła oddawaną do otoczenia. Skurcz naczyń krwionośnych najsilniejszy jest w
kończynach. Dalszy spadek temperatury wewnętrznej organizmu powoduje wzrost przemiany
metabolicznej w następstwie uruchomienia mechanizmu mimowolnego drgania mięśni i wzrostu
wydzielania hormonów.
Intensywna praca fizyczna w środowisku zimnym moŜe spowodować wzrost obciąŜenia
cieplnego i uruchomienie mechanizmu termoregulacji prowadzącego do utraty ciepła, co stwarza
niebezpieczeństwo nadmiernego ochłodzenia organizmu zwłaszcza po zaprzestaniu wysiłku.
Zasadniczym elementem profilaktyki pracowników zatrudnionych w mikroklimacie zimnym jest
zapewnienie zestawu odzieŜy o odpowiednich właściwościach termoizolacyjnych.
4
Dobrą izolację zapewnia równieŜ warstwa powietrza między częściami odzieŜy, dlatego przy
pracy w zimnym środowisku naleŜy zakładać więcej warstw odzieŜy. Zgodnie z normą PN-87/N08009 do pracy w mikroklimacie zimnym naleŜy zapewnić odzieŜ o wskaźniku ciepłochronności
równym IREQ (wymagana ciepłochronność odzieŜy). NaleŜy równieŜ zwrócić uwagę na
zabezpieczenie kończyn i głowy przed nadmierną utratą ciepła. Przez skórę głowy w
temperaturze 4°C traci się około 40% ciepła RównieŜ podatne na utratę ciepła są ręce i nogi.
NiezaleŜnie od zabezpieczenia reszty ciała zimne ręce i stopy będą powodować odczucie zimna i
dyskomfortu.
Skutki zdrowotne działania środowisk zimnych:
odmroŜenia najczęściej rąk i stóp, rzadziej podudzi i nosa; objawy odmroŜenia I stopnia to
fioletowe zabarwienie skóry, pęcherze i mocny ból, przy odmroŜeniach II stopnia: biała łamliwa
skóra, po rozgrzaniu czerniejąca, brak czucia;
hipotermia, objawy hipotermii pojawiają się, kiedy temperatura wewnętrzna obniŜy się poniŜej
34°C, początkowo gdy temperatura obniŜy się do 34-36°C pojawiają się dreszcze, bóle w rękach
i nogach, podwyŜszone tętno, płytki oddech, poniŜej temperatury 34°C moŜe wystąpić utrata
przytomności, poniŜej temperatury 27°C występuje zatrzymanie krąŜenia, migotanie komór
serca.
Pracownicy pracujący w mikroklimacie zimnym o sile chłodzącej powietrza poniŜej 1200
2
kcal/m h powinni mieć orzeczenie lekarskie o zdolności do pracy w takich warunkach.
Osobę z objawami hipotermii naleŜy przenieść do pomieszczenia o temperaturze pokojowej,
okryć kocem lub folią NRC, jeśli poszkodowany jest przytomny podawać do picia ciepłe
osłodzone napoje, nie poruszać i nie masować poszkodowanego.
Komfortem cieplnym subiektywnie określa się warunki mikroklimatu, w których człowiek nie
odczuwa ani ciepła ani chłodu.
Utrzymanie zrównowaŜonego bilansu cieplnego nie jest równoznaczne z komfortem cieplnym.
Próby ujednolicenia definicji komfortu cieplnego doprowadziły do przyjęcia następującego
pojęcia: komfortem cieplnym określa się stan, w którym temperatura wewnętrzna ciała wynosi
37,0-0,3°C, średnia temperatura po wierzchni skóry mieści się w granicach 32-34°C, a ilość
ciepła utraconego przez parowanie potu nie przekracza 20% maksymalnej zdolności utraty ciepła
przez parowanie wydzielonego potu.
Granice komfortu cieplnego zostały określone na podstawie dwóch wskaźników PMV, tzn.
przewidywanej oceny średniej warunków termicznych i wskaźnika PPD, tzn. przewidywanego
odsetka niezadowolonych. Obydwa wskaźniki oceny podaje Norma Międzynarodowa ISO-77301984, która została przyjęta w kraju i wydana jako Polska Norma PN-85/N-08013 Ergonomia.
Środowiska termiczne umiarkowane. Określenie wskaźników PMV, PPD i wymagań dotyczących
komfortu cieplnego
Organizm człowieka posiada fizjologiczną zdolność przystosowania do wysokich i niskich
temperatur otoczenia. Wielokrotna ekspozycja człowieka na środowiska zimne lub gorące
prowadzi do zwiększenia tolerancji organizmu na te warunki; proces ten nazywamy
aklimatyzacją. U człowieka zaaklimatyzowanego do gorąca obserwuje się sprawniejsze
funkcjonowanie mechanizmu termoregulacji, objawiające się zwiększeniem wydzielania potu juŜ
przy niŜszych temperaturach skóry, u osób
5