Баннер 6

 

42. Жара и холод

Редактор глав:  Жан-Жак Фогт


 

Содержание 

Рисунки и таблицы

Физиологические реакции на тепловую среду
В. Ларри Кенни

Последствия теплового стресса и работы на жаре
Бодил Нильсен

Тепловые расстройства
Токуо Огава

Профилактика теплового стресса
Сара А. Наннели

Физические основы работы в тепле
Жак Мальшер

Оценка теплового стресса и индексов теплового стресса
Кеннет С. Парсонс

     Практический пример: тепловые индексы: формулы и определения

Теплообмен через одежду
Воутер А. Лотенс

     Формулы и определения

Холодная среда и холодная работа
Ингвар Хольмер, Пер-Ола Гранберг и Горан Дальстром

Профилактика холодового стресса в экстремальных условиях на открытом воздухе
Жак Биттель и Гюстав Савуре

Холодные индексы и стандарты
Ингвар Хольмер

таблицы

Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.

1. Концентрация электролитов в плазме крови и поте
2. Индекс теплового стресса и допустимое время воздействия: расчеты
3. Интерпретация значений индекса теплового стресса
4. Справочные значения для критериев термического напряжения и деформации
5. Модель с использованием частоты сердечных сокращений для оценки теплового стресса
6. Эталонные значения WBGT
7. Методы работы в жарких условиях
8. Расчет индекса SWreq и метод оценки: уравнения
9. Описание терминов, используемых в ISO 7933 (1989b)
10. Значения WBGT для четырех рабочих фаз
11. Основные данные для аналитической оценки с использованием ISO 7933
12. Аналитическая оценка с использованием ISO 7933
13. Температура воздуха различных холодных производственных сред
14. Продолжительность некомпенсированного холодового стресса и связанных с ним реакций
15. Указание на ожидаемые последствия легкого и сильного воздействия холода
16. Температура тканей тела и физическая работоспособность человека
17. Реакция человека на охлаждение: показательные реакции на гипотермию
18. Рекомендации по охране здоровья для персонала, подвергающегося холодовому стрессу
19. Программы кондиционирования для рабочих, подвергшихся воздействию холода
20. Профилактика и облегчение холодового стресса: стратегии
21. Стратегии и меры, связанные с конкретными факторами и оборудованием
22. Общие адаптационные механизмы к холоду
23. Количество дней, когда температура воды ниже 15 ºC
24. Температура воздуха различных холодных производственных сред
25. Схематическая классификация холодных работ
26. Классификация уровней скорости метаболизма
27. Примеры основных показателей изоляции одежды
28. Классификация термической стойкости к охлаждению одежды для рук
29. Классификация контактной термостойкости одежды ручной работы
30. Индекс холода ветром, температура и время замораживания открытой кожи
31. Охлаждающая сила ветра на обнаженной плоти

цифры

Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.

НЕА030F1НЕА050F1НЕА010F1НЕА080F1НЕА080F2НЕА080F3НЕА020F1НЕА020F2НЕА020F3НЕА020F4НЕА020F5НЕА020F6НЕА020F7НЕА090F1НЕА090F2НЕА090F3HEA090T4НЕА090F4HEA090T8НЕА090F5НЕА110F1НЕА110F2НЕА110F3НЕА110F4НЕА110F5НЕА110F6


Нажмите, чтобы вернуться к началу страницы

Люди живут всю свою жизнь в очень маленьком, строго охраняемом диапазоне внутренних температур тела. Максимальные пределы переносимости для живых клеток колеблются от примерно 0°С (образование кристаллов льда) до примерно 45°С (термическая коагуляция внутриклеточных белков); однако люди могут переносить внутреннюю температуру ниже 35ºC или выше 41ºC только в течение очень коротких периодов времени. Для поддержания внутренней температуры в этих пределах у людей выработались весьма эффективные, а в ряде случаев и специализированные физиологические реакции на острые термические нагрузки. Эти реакции, предназначенные для облегчения сохранения, производства или выделения тепла тела, включают тонко контролируемую координацию нескольких систем организма.

Тепловой баланс человека

Безусловно, самый большой источник тепла, сообщаемый телу, является результатом метаболического производства тепла. (М). Даже при максимальной механической эффективности от 75 до 80% энергии, затрачиваемой на мышечную работу, выделяется в виде тепла. В покое скорость метаболизма 300 мл O2 в минуту создает тепловую нагрузку около 100 Вт. Во время установившейся работы при потреблении кислорода 1 л/мин выделяется около 350 Вт тепла — за вычетом энергии, связанной с внешней работой. (W). Даже при такой интенсивности работы от легкой до умеренной внутренняя температура тела будет повышаться примерно на один градус по Цельсию каждые 15 минут, если бы не эффективные средства рассеивания тепла. Фактически, люди в очень хорошей физической форме могут производить тепло мощностью более 1,200 Вт в течение 1–3 часов без теплового повреждения (Gisolfi and Wenger, 1984).

Тепло также может быть получено из окружающей среды через излучение. (R) и конвекция (С) если температура земного шара (мера лучистого тепла) и температура воздуха (по сухому термометру) соответственно превышают температуру кожи. Эти пути поступления тепла обычно невелики по сравнению с M, и фактически становятся путями потери тепла, когда температурный градиент от кожи к воздуху меняется на противоположный. Последний путь потери тепла — испарение. (Е)— также обычно является наиболее важным, поскольку скрытая теплота испарения пота высока — примерно 680 Втч/л испаряемого пота. Эти отношения обсуждаются в другом месте этой главы.

В условиях от прохладных до термонейтральных теплоприток уравновешивается теплоотдачей, тепло не сохраняется, и температура тела уравновешивается; это:

М–Ж ± Р ± Ц–Э = 0

Однако при более сильном воздействии тепла:

М–Ж ± Р ± Ц >E

и сохраняется тепло. В частности, тяжелая работа (высокий расход энергии, увеличивающий М–Ж), чрезмерно высокие температуры воздуха (которые увеличивают Р+К), высокая влажность (которая ограничивает E) и ношение толстой или относительно непроницаемой одежды (которая создает барьер для эффективного испарения пота) создают такой сценарий. Наконец, если упражнения продолжительны или гидратация недостаточна, E может опережать ограниченная способность организма выделять пот (1-2 л/ч в течение коротких периодов времени).

Температура тела и ее контроль

Для описания физиологических реакций на тепло и холод тело делится на два компонента — «ядро» и «оболочку». Температура ядра (Tc) представляет собой внутреннюю или глубокую температуру тела и может быть измерена орально, ректально или, в лабораторных условиях, в пищеводе или на барабанной перепонке (барабанная перепонка). Температура скорлупы представлена ​​средней температурой кожи (Tsk). Средняя температура тела (Tb) в любое время является взвешенным балансом между этими температурами, т.е.

 

Tb = k Tc + (1– k) Tsk

где весовой коэффициент k колеблется примерно от 0.67 до 0.90.

При столкновении с проблемами теплового нейтралитета (тепловые или холодовые стрессы) организм стремится контролировать Tc посредством физиологических приспособлений и Tc обеспечивает основную обратную связь с мозгом для координации этого контроля. В то время как локальная и средняя температура кожи важны для обеспечения сенсорной информации, Tsk сильно зависит от температуры окружающей среды, составляя в среднем около 33 ºС при термонейтральности и достигая 36-37 ºС в условиях тяжелой работы на жаре. Он может значительно снижаться при общем и локальном воздействии холода; тактильная чувствительность возникает между 15 и 20 ºC, тогда как критическая температура для ловкости рук находится между 12 и 16 ºC. Верхний и нижний болевые пороги для Tsk составляют примерно 43 ºC и 10 ºC соответственно.

Точные картографические исследования локализовали место наибольшего терморегуляторного контроля в области мозга, известной как преоптический/передний гипоталамус (POAH). В этой области находятся нервные клетки, которые реагируют как на нагревание (теплочувствительные нейроны), так и на охлаждение (холодочувствительные нейроны). Эта область доминирует в контроле температуры тела, получая афферентную сенсорную информацию о температуре тела и отправляя эфферентные сигналы на кожу, мышцы и другие органы, участвующие в регуляции температуры, через вегетативную нервную систему. Другие области центральной нервной системы (задний гипоталамус, ретикулярная формация, мост, продолговатый и спинной мозг) образуют восходящие и нисходящие связи с ПОАГ и выполняют различные вспомогательные функции.

Система управления телом аналогична термостатическому контролю температуры в доме с возможностью обогрева и охлаждения. Когда температура тела поднимается выше некоторой теоретической «заданной» температуры, включаются эффекторные реакции, связанные с охлаждением (потоотделение, усиление кожного кровотока). Когда температура тела падает ниже заданного значения, инициируются реакции притока тепла (снижение кожного кровотока, озноб). Однако, в отличие от домашних систем отопления/охлаждения, система терморегуляции человека не работает как простая система включения-выключения, но также имеет характеристики пропорционального управления и контроля скорости изменения. Следует понимать, что «заданная температура» существует только теоретически и поэтому полезна для визуализации этих концепций. Еще предстоит проделать большую работу для полного понимания механизмов, связанных с терморегуляторной установкой.

Какой бы ни была ее основа, уставка относительно стабильна и не зависит от работы или температуры окружающей среды. На самом деле, единственное известное острое возмущение, способное сместить заданную точку, связано с группой эндогенных пирогенов, участвующих в лихорадочной реакции. Эффекторные реакции, используемые организмом для поддержания теплового баланса, инициируются и контролируются в ответ на «ошибку нагрузки», то есть температуру тела, которая кратковременно выше или ниже заданного значения (рис. 1). Внутренняя температура ниже заданного значения создает отрицательную ошибку нагрузки, в результате чего инициируется приток тепла (дрожь, сужение сосудов кожи). Температура тела выше заданной создает положительную ошибку нагрузки, что приводит к включению эффекторов потери тепла (расширение сосудов кожи, потоотделение). В каждом случае результирующая теплопередача уменьшает ошибку нагрузки и помогает вернуть температуру тела к устойчивому состоянию.

Рисунок 1. Модель терморегуляции в организме человека.

НЕА030F1

Регулирование температуры в жару

Как упоминалось выше, люди отдают тепло в окружающую среду в основном за счет комбинации сухих (излучение и конвекция) и испарительных путей. Для облегчения этого обмена включаются и регулируются две первичные эффекторные системы — расширение сосудов кожи и потоотделение. В то время как расширение сосудов кожи часто приводит к небольшому увеличению потери сухого (радиационного и конвективного) тепла, оно функционирует главным образом для передачи тепла от сердцевины к коже (внутренний теплообмен), в то время как испарение пота обеспечивает чрезвычайно эффективное средство охлаждения крови до к ее возврату в глубокие ткани организма (внешний теплообмен).

Расширение сосудов кожи

Количество тепла, передаваемого от ядра к оболочке, зависит от кожного кровотока (SkBF), градиента температуры между ядром и кожей и удельной теплоемкости крови (немногим менее 4 кДж/°С на литр кожного покрова). кровь). В состоянии покоя в термонейтральной среде кожа получает приблизительно от 200 до 500 мл/мин кровотока, что составляет лишь от 5 до 10% всей крови, перекачиваемой сердцем (сердечный выброс). Из-за градиента 4ºC между Tc (около 37ºC) и Tsk (около 33ºC в таких условиях) метаболическое тепло, вырабатываемое организмом для поддержания жизни, постоянно передается коже для рассеивания. Напротив, в условиях сильной гипертермии, такой как высокоинтенсивная работа в жарких условиях, температурный градиент от ядра к коже меньше, и необходимая теплопередача достигается за счет значительного увеличения SkBF. При максимальном тепловом стрессе SkBF может достигать 7–8 л/мин, что составляет примерно одну треть сердечного выброса (Rowell, 1983). Этот высокий кровоток достигается за счет плохо изученного механизма, уникального для человека, который получил название «активная сосудорасширяющая система». Активная вазодилатация включает сигналы симпатического нерва от гипоталамуса к артериолам кожи, но нейротрансмиттер не определен.

Как упоминалось выше, SkBF в первую очередь реагирует на увеличение Tc и, в меньшей степени, Tsk. Tc повышается, когда начинается мышечная работа и начинается метаболическая выработка тепла, и как только достигается некоторый порог Tc достигается, SkBF также начинает резко возрастать. На эти основные терморегуляторные отношения также действуют нетепловые факторы. Этот второй уровень контроля имеет решающее значение, поскольку он модифицирует SkBF, когда общая сердечно-сосудистая стабильность находится под угрозой. Вены в коже очень податливы, и значительная часть циркулирующего объема скапливается в этих сосудах. Это способствует теплообмену, замедляя капиллярную циркуляцию и увеличивая время прохождения; однако это скопление в сочетании с потерями жидкости из-за потоотделения может также снизить скорость возврата крови к сердцу. Среди нетепловых факторов, которые, как было показано, влияют на SkBF во время работы, - вертикальное положение, обезвоживание и дыхание с положительным давлением (использование респиратора). Они действуют через рефлексы, которые включаются при снижении давления наполнения сердца и разгрузке рецепторов растяжения, расположенных в крупных венах и правом предсердии, и поэтому наиболее очевидны при длительной аэробной работе в вертикальном положении. Эти рефлексы служат для поддержания артериального давления и, в случае работы, для поддержания адекватного притока крови к активным мышцам. Таким образом, уровень SkBF в любой момент времени представляет собой совокупность эффектов терморегуляторных и нетерморегуляторных рефлекторных реакций.

Необходимость увеличения притока крови к коже для регулирования температуры сильно влияет на способность сердечно-сосудистой системы регулировать кровяное давление. По этой причине необходима скоординированная реакция всей сердечно-сосудистой системы на тепловой стресс. Какие изменения сердечно-сосудистой системы позволяют увеличить кровоток и объем кожи? Во время работы в прохладных или термонейтральных условиях необходимое увеличение сердечного выброса хорошо поддерживается за счет увеличения частоты сердечных сокращений (ЧСС), поскольку дальнейшее увеличение ударного объема (УО) минимально за пределами интенсивности упражнений 40% от максимальной. В жару ЧСС выше при любой интенсивности работы как компенсация сниженного центрального объема крови (ЦОК) и УО. При более высоких уровнях работы достигается максимальная частота сердечных сокращений, и поэтому эта тахикардия не способна поддерживать необходимый сердечный выброс. Второй способ, с помощью которого организм обеспечивает высокий SkBF, заключается в распределении кровотока от таких областей, как печень, почки и кишечник (Rowell 1983). Это перенаправление потока может обеспечить дополнительный приток крови к коже на 800–1,000 мл и помогает компенсировать пагубные последствия периферического скопления крови.

потение

Терморегуляторный пот у человека выделяется от 2 до 4 миллионов эккринных потовых желез, неравномерно разбросанных по поверхности тела. В отличие от апокринных потовых желез, имеющих тенденцию к скоплению (на лице и кистях, в аксиальной и генитальной областях) и выделяющих пот в волосяные фолликулы, эккринные железы выделяют пот непосредственно на поверхность кожи. Этот пот не имеет запаха, бесцветен и относительно разбавлен, поскольку представляет собой ультрафильтрат плазмы. Таким образом, он имеет высокую скрытую теплоту парообразования и идеально подходит для целей охлаждения.

В качестве примера эффективности этой системы охлаждения: человек, работающий при расходе кислорода 2.3 л/мин, производит чистое метаболическое тепло (М–Ж) около 640 Вт. Без потоотделения температура тела будет повышаться со скоростью примерно 1 ° C каждые 6–7 мин. При эффективном испарении около 16 г пота в минуту (разумная скорость) скорость потери тепла может соответствовать скорости производства тепла, а внутренняя температура тела может поддерживаться на постоянном уровне; это,

М–W±R±C–E = 0

Эккринные железы имеют простое строение, состоящее из извитой секреторной части, протока и кожной поры. Объем пота, производимого каждой железой, зависит как от структуры, так и от функции железы, а общая скорость потоотделения, в свою очередь, зависит как от рекрутирования желез (активная плотность потовых желез), так и от продукции потовых желез. Тот факт, что некоторые люди потеют сильнее, чем другие, в основном объясняется разницей в размерах потовых желез (Сато и Сато, 1983). Акклиматизация к теплу является еще одним важным фактором, определяющим потоотделение. С возрастом более низкая скорость потоотделения связана не с меньшим количеством активированных эккринных желез, а со снижением выделения пота на каждую железу (Kenney and Fowler, 1988). Это снижение, вероятно, связано с комбинацией структурных и функциональных изменений, сопровождающих процесс старения.

Как и вазомоторные сигналы, нервные импульсы к потовым железам берут начало в ПОАГ и спускаются по стволу мозга. Волокна, иннервирующие железы, представляют собой симпатические холинергические волокна, редкое сочетание в организме человека. В то время как ацетилхолин является основным нейротрансмиттером, адренергические медиаторы (катехоламины) также стимулируют эккринные железы.

Во многих отношениях контроль потоотделения аналогичен контролю кожного кровотока. Оба имеют схожие начальные характеристики (порог) и линейные отношения к увеличению Tc. Спина и грудь, как правило, имеют более раннее начало потоотделения, а наклоны зависимости локальной скорости потоотделения от Tc являются самыми крутыми для этих сайтов. Как и SkBF, потоотделение модифицируется нетепловыми факторами, такими как гипогидратация и гиперосмоляльность. Также стоит отметить явление под названием «гидромеоз», которое возникает в очень влажной среде или на участках кожи, постоянно покрытых мокрой одеждой. Такие участки кожи из-за постоянного увлажнения снижают выделение пота. Это служит защитным механизмом от продолжающегося обезвоживания, поскольку пот, который остается на коже, а не испаряется, не выполняет охлаждающей функции.

Если скорость потоотделения достаточна, испарительное охлаждение в конечном счете определяется градиентом давления водяного пара между влажной кожей и окружающим ее воздухом. Таким образом, высокая влажность и тяжелая или непроницаемая одежда ограничивают охлаждение за счет испарения, в то время как сухой воздух, движение воздуха вокруг тела и минимальная пористость одежды способствуют испарению. С другой стороны, если работа тяжелая и обильное потоотделение, испарительное охлаждение также может быть ограничено способностью тела производить пот (максимум около 1-2 л/ч).

Регуляция температуры на морозе

Одно важное различие в том, как люди реагируют на холод по сравнению с теплом, заключается в том, что поведение играет гораздо большую роль в терморегуляторной реакции на холод. Например, ношение соответствующей одежды и принятие позы, которая сводит к минимуму площадь поверхности, доступной для потери тепла («сжимание»), гораздо важнее в холодных условиях окружающей среды, чем в жару. Второе отличие заключается в большей роли гормонов при холодовом стрессе, включая повышенную секрецию катехоламинов (норадреналина и адреналина) и гормонов щитовидной железы.

Сужение сосудов кожи

Эффективной стратегией против потери тепла телом посредством излучения и конвекции является увеличение эффективной изоляции, обеспечиваемой оболочкой. У людей это достигается уменьшением притока крови к коже, то есть сужением сосудов кожи. Сужение кожных сосудов более выражено на конечностях, чем на туловище. Подобно активной вазодилатации, кожная вазоконстрикция также контролируется симпатической нервной системой и находится под влиянием TcTsk и местные температуры.

Влияние охлаждения кожи на частоту сердечных сокращений и реакцию артериального давления зависит от области тела, которая охлаждается, и от того, является ли холод достаточно сильным, чтобы вызвать боль. Например, когда руки погружаются в холодную воду, увеличивается ЧСС, систолическое артериальное давление (САД) и диастолическое артериальное давление (ДАД). При охлаждении лица САД и ДАД увеличиваются за счет генерализованной симпатической реакции; однако ЧСС снижается из-за парасимпатического рефлекса (LeBlanc, 1975). Чтобы еще больше запутать сложность общей реакции на холод, существует широкий диапазон вариабельности реакций от одного человека к другому. Если холодовой стресс имеет достаточную величину, чтобы снизить внутреннюю температуру тела, ЧСС может либо увеличиваться (из-за симпатической активации), либо уменьшаться (из-за увеличения центрального объема крови).

Конкретный интересующий случай называется холодовая вазодилатация (ЦИВД). Когда руки помещают в холодную воду, SkBF сначала уменьшается для сохранения тепла. Когда температура ткани падает, SkBF парадоксальным образом увеличивается, снова уменьшается и повторяет этот циклический паттерн. Было высказано предположение, что CIVD полезен для предотвращения повреждения тканей от замерзания, но это не доказано. Механически преходящая дилатация, вероятно, происходит, когда прямое воздействие холода достаточно сильное, чтобы уменьшить нервную передачу, что временно подавляет влияние холода на симпатические рецепторы кровеносных сосудов (опосредуя констрикторный эффект).

Дрожа

По мере охлаждения тела второй линией защиты является дрожь. Дрожь — это случайное непроизвольное сокращение поверхностных мышечных волокон, которое не ограничивает потерю тепла, а скорее увеличивает его выработку. Поскольку такие сокращения не производят никакой работы, выделяется тепло. Отдыхающий человек может увеличить свою метаболическую выработку тепла примерно в три-четыре раза во время сильной дрожи, а также может увеличить Tc на 0.5ºС. Сигналы, вызывающие дрожь, исходят главным образом от кожи, и, помимо POAH, в значительной степени вовлекается также задний гипоталамус.

Хотя на озноб (и переносимость холода в целом) влияют многие индивидуальные факторы, одним из важных факторов является ожирение. Мужчина с очень небольшим количеством подкожного жира (толщиной 2-3 мм) начинает дрожать через 40 минут при 15ºC и 20 минут при 10ºC, в то время как мужчина с большим количеством изолирующего жира (11 мм) может вообще не дрожать при 15ºC и через 60 минут. при 10ºC (LeBlanc 1975).

 

Назад

При воздействии на человека теплых условий окружающей среды включаются физиологические механизмы теплоотдачи для поддержания нормальной температуры тела. Тепловые потоки между телом и окружающей средой зависят от разницы температур между:

  1. окружающий воздух и объекты, такие как стены, окна, небо и т. д.
  2. температура поверхности человека

 

Температура поверхности человека регулируется физиологическими механизмами, такими как изменения притока крови к коже и испарение пота, выделяемого потовыми железами. Также человек может менять одежду, чтобы варьировать теплообмен с окружающей средой. Чем теплее условия окружающей среды, тем меньше разница между температурой окружающей среды и температурой поверхности кожи или одежды. Это означает, что «сухой теплообмен» за счет конвекции и излучения уменьшается в теплых условиях по сравнению с холодными. При температуре окружающей среды выше температуры поверхности тепло отбирается из окружающей среды. В этом случае это лишнее тепло вместе с тем, что выделяется в результате обменных процессов, должно теряться за счет испарения пота для поддержания температуры тела. Таким образом, испарение пота становится все более и более важным с повышением температуры окружающей среды. Учитывая важность испарения пота, неудивительно, что скорость ветра и влажность воздуха (давление водяного пара) являются критическими факторами окружающей среды в жарких условиях. Если влажность высокая, пот все равно вырабатывается, но испарение уменьшается. Пот, который не может испариться, не имеет охлаждающего действия; он стекает и теряется с точки зрения терморегуляции.

Организм человека содержит около 60% воды, около 35-40 л у взрослого человека. Около трети воды в организме, внеклеточной жидкости, распределяется между клетками и в сосудистой системе (плазма крови). Остальные две трети воды организма, внутриклеточная жидкость, находится внутри клеток. Состав и объем водных отсеков тела очень точно контролируются гормональными и нервными механизмами. Пот выделяется из миллионов потовых желез на поверхности кожи, когда центр терморегуляции активируется повышением температуры тела. Пот содержит соли (NaCl, хлорид натрия), но в меньшем количестве, чем внеклеточная жидкость. Таким образом, и вода, и соль теряются и должны восполняться после потоотделения.

Эффекты потери пота

В нейтральных, комфортных условиях окружающей среды небольшое количество воды теряется при диффузии через кожу. Однако при тяжелой работе и в жарких условиях активные потовые железы могут выделять большое количество пота, до более 2 л/ч в течение нескольких часов. Даже потеря всего 1% массы тела с потом (> 600–700 мл) оказывает заметное влияние на способность выполнять работу. Это видно по увеличению частоты сердечных сокращений (ЧСС) (ЧСС увеличивается примерно на пять ударов в минуту на каждый процент потери воды в организме) и повышению температуры тела. При продолжении работы происходит постепенное повышение температуры тела, которая может подняться до значения около 40ºC; при этой температуре может возникнуть тепловая болезнь. Отчасти это связано с потерей жидкости из сосудистой системы (рис. 1). Потеря воды из плазмы крови уменьшает количество крови, заполняющей центральные вены и сердце. Таким образом, каждый удар сердца будет перекачивать меньший ударный объем. Как следствие, сердечный выброс (количество крови, выбрасываемое сердцем в минуту) имеет тенденцию к снижению, и частота сердечных сокращений должна увеличиваться, чтобы поддерживать кровообращение и кровяное давление.

Рис. 1. Расчетное распределение воды во внеклеточном компартменте (ECW) и внутриклеточном компартменте (ICW) до и после 2-часовой дегидратации при физической нагрузке при комнатной температуре 30°C.

НЕА050F1

Система физиологического контроля, называемая барорецепторной рефлекторной системой, поддерживает сердечный выброс и артериальное давление близкими к норме при любых условиях. В рефлексах участвуют рецепторы-сенсоры в сердце и в артериальной системе (аорта и сонные артерии), отслеживающие степень растяжения сердца и сосудов наполняющей их кровью. Импульсы от них проходят по нервам в центральную нервную систему, перестройки которой в случае обезвоживания вызывают сужение кровеносных сосудов и уменьшение притока крови к внутренним органам (печень, кишечник, почки) и к коже. Таким образом, имеющийся поток крови перераспределяется в пользу циркуляции в работающих мышцах и в мозге (Rowell 1986).

Сильное обезвоживание может привести к тепловому истощению и циркуляторному коллапсу; в этом случае человек не может поддерживать артериальное давление, следствием чего является обморок. Симптомами теплового истощения являются физическое истощение, часто вместе с головной болью, головокружением и тошнотой. Основной причиной теплового истощения является напряжение кровообращения, вызванное потерей воды из сосудистой системы. Снижение объема крови приводит к рефлексам, которые уменьшают кровообращение в кишечнике и коже. Снижение кожного кровотока усугубляет ситуацию, так как потери тепла с поверхности уменьшаются, поэтому температура ядра еще больше повышается. Субъект может потерять сознание из-за падения артериального давления и, как следствие, снижения притока крови к мозгу. Лежачее положение улучшает кровоснабжение сердца и мозга, а после охлаждения и питья человек практически сразу восстанавливает свое самочувствие.

Если процессы, вызывающие тепловое истощение, «зашкаливают», оно перерастает в тепловой удар. Постепенное снижение кожного кровообращения приводит к все большему и большему повышению температуры, что приводит к уменьшению, даже прекращению потоотделения и еще более быстрому повышению внутренней температуры, что вызывает циркуляторный коллапс и может привести к смерти или необратимому повреждению органов. мозг. Изменения в крови (такие как высокая осмоляльность, низкий рН, гипоксия, прилипание клеток эритроцитов, внутрисосудистое свертывание) и поражение нервной системы обнаруживаются у пациентов с тепловым ударом. Снижение кровоснабжения кишечника во время теплового стресса может спровоцировать повреждение тканей и высвобождение веществ (эндотоксинов), вызывающих лихорадку в связи с тепловым ударом (Hales and Richards, 1987). Тепловой удар — это острая, опасная для жизни экстренная ситуация, которая более подробно обсуждается в разделе «Тепловые расстройства».

Вместе с потерей воды при потоотделении происходит потеря электролитов, в основном натрия (Na+) и хлорид ( Cl), но и в меньшей степени магний (Mg++), калий (К+) и так далее (см. таблицу 1). Пот содержит меньше соли, чем отсеки жидкости организма. Это означает, что они становятся более солеными после потери пота. Повышенная соленость, по-видимому, оказывает специфическое влияние на кровообращение через воздействие на гладкие мышцы сосудов, которые контролируют степень открытия сосудов. Однако несколько исследователей показали, что он влияет на способность потоотделения таким образом, что для стимуляции потовых желез требуется более высокая температура тела — чувствительность потовых желез снижается (Nielsen, 1984). Если потери с потом замещаются только водой, это может привести к ситуации, когда в организме содержится меньше хлорида натрия, чем в нормальном состоянии (гипоосмотическое). Это вызывает судороги из-за нарушения работы нервов и мышц, состояние, известное в прежние дни как «шахтерские судороги» или «судороги кочегара». Его можно предотвратить, добавив в рацион соль (в 1920-х годах в Великобритании в качестве профилактической меры предлагалось употребление пива!).

Таблица 1. Концентрация электролитов в плазме крови и поте

Электролиты и прочее
веществ

Концентрация в плазме крови
(г на л)

Концентрация пота
(г на л)

Натрий (Na+)

3.5

0.2-1.5

Калий (K+)

0.15

0.15

Кальций (Ca++)

0.1

маленькое количество

Магний (Mg++)

0.02

маленькое количество

Хлорид (Cl)

3.5

0.2-1.5

Бикарбонат (HCO3-)

1.5

маленькое количество

Белки

70

0

Жиры, глюкоза, малые ионы

15-20

маленькое количество

Адаптировано из Веллара 1969 года.

Снижение кожного кровообращения и активность потовых желез влияют на терморегуляцию и потерю тепла таким образом, что внутренняя температура увеличивается больше, чем в состоянии полной гидратации.

Работники многих различных профессий подвергаются внешнему тепловому стрессу, например, рабочие сталелитейных заводов, стекольных заводов, бумажных фабрик, пекарен, горнодобывающей промышленности. Также внешнему теплу подвергаются трубочисты и пожарные. Люди, работающие в замкнутом пространстве на транспортных средствах, кораблях и самолетах, также могут страдать от жары. Однако следует учитывать, что лица, работающие в защитных костюмах или выполняющие тяжелую работу в непромокаемой одежде, могут страдать от теплового удара даже в умеренных и прохладных температурных условиях окружающей среды. Неблагоприятные последствия теплового стресса проявляются в условиях, когда температура тела повышена, а выделение пота велико.

Регидратация

Последствия обезвоживания из-за потери пота можно устранить, выпив достаточное количество жидкости, чтобы заменить пот. Обычно это происходит во время восстановления после работы и физических упражнений. Однако при длительной работе в жарких условиях производительность улучшается за счет питья во время активности. Таким образом, общий совет - пить, когда хочется пить.

Но в этом есть несколько очень важных проблем. Во-первых, желание пить недостаточно сильно, чтобы заменить одновременно возникающую потерю воды; во-вторых, время восполнения большого дефицита воды очень велико, более 12 часов. Наконец, существует предел скорости, с которой вода может проходить из желудка (где она хранится) в кишечник (кишечник), где происходит всасывание. Эта скорость ниже наблюдаемой скорости потоотделения во время упражнений в жарких условиях.

Было проведено большое количество исследований различных напитков для восстановления запасов воды, электролитов и углеводов в организме спортсменов во время длительных тренировок. Основные выводы заключаются в следующем:

    • Количество жидкости, которое может быть утилизировано, т. е. транспортировано через желудок в кишечник, ограничивается «скоростью опорожнения желудка», максимальная скорость которой составляет около 1,000 мл/ч.
    • Если жидкость является «гиперосмотической» (содержит ионы/молекулы в более высоких концентрациях, чем кровь), скорость снижается. С другой стороны, «изоосмотические жидкости» (содержащие воду и ионы/молекулы той же концентрации, осмоляльности, что и кровь) проходят с той же скоростью, что и чистая вода.
    • Добавление небольшого количества соли и сахара увеличивает скорость всасывания воды из кишечника (Maughan 1991).

         

        Имея это в виду, вы можете сделать свою собственную «регидратационную жидкость» или выбрать из большого количества коммерческих продуктов. Обычно водно-электролитный баланс восстанавливается при питье во время еды. Работников или спортсменов с большими потерями пота следует поощрять пить больше, чем им хочется. Пот содержит от 1 до 3 г NaCl на литр. Это означает, что потери с потом более 5 л в день могут вызвать дефицит хлорида натрия, если не будет дополнена диета.

        Рабочим и спортсменам также рекомендуется контролировать свой водный баланс, регулярно взвешиваясь, например, утром (в одно и то же время и в одно и то же время) и стараясь поддерживать постоянный вес. Однако изменение массы тела не обязательно отражает степень гипогидратации. Вода химически связана с гликогеном, запасом углеводов в мышцах, и высвобождается, когда гликоген используется во время тренировки. В зависимости от содержания гликогена в организме могут произойти изменения веса примерно до 1 кг. Масса тела «с утра на утро» также изменяется за счет «биологических вариаций» содержания воды — например, у женщин по отношению к менструальному циклу в предменструальную фазу может удерживаться до 1—2 кг воды («предменструальный напряжение").

        Контроль воды и электролитов

        Объем водных отсеков тела, то есть объемов внеклеточной и внутриклеточной жидкости, и концентрация в них электролитов поддерживается очень постоянным благодаря регулируемому балансу между потреблением и потерей жидкости и веществ.

        Вода поступает из пищи и жидкости, а часть высвобождается в результате метаболических процессов, включая сжигание жиров и углеводов из пищи. Потеря воды происходит из легких во время дыхания, когда вдыхаемый воздух поглощает воду в легких с влажных поверхностей в дыхательных путях перед выдохом. Вода также в небольших количествах диффундирует через кожу в комфортных условиях во время отдыха. Однако при потоотделении вода может теряться со скоростью более 1—2 л/ч в течение нескольких часов. Содержание воды в организме контролируется. Повышенная потеря воды при потоотделении компенсируется питьем и уменьшением образования мочи, в то время как избыток воды выводится за счет увеличения образования мочи.

        Этот контроль как за потреблением, так и за выделением воды осуществляется через вегетативную нервную систему и гормоны. Жажда увеличивает потребление воды, а потеря воды почками регулируется; как объем, так и электролитный состав мочи находятся под контролем. Датчики в механизме управления находятся в сердце, реагируя на «наполненность» сосудистой системы. Если наполнение сердца снижено, например, после потоотделения, рецепторы будут сигнализировать об этом в центры мозга, ответственные за чувство жажды, и в области, которые индуцируют высвобождение антидиуретического гормона (АДГ) из задняя доля гипофиза. Этот гормон уменьшает объем мочи.

        Точно так же физиологические механизмы контролируют электролитный состав жидкостей организма посредством процессов в почках. Пища содержит питательные вещества, минералы, витамины и электролиты. В данном контексте важным вопросом является потребление хлорида натрия. Потребление натрия с пищей зависит от пищевых привычек и составляет от 10 до 20–30 г в день. Обычно это намного больше, чем необходимо, поэтому избыток выводится почками, контролируемый действием множества гормональных механизмов (ангиотензин, альдостерон, ANF и т. д.), которые контролируются стимулами от осморецепторов в головном мозге и в почках. , реагируя на осмоляльность в первую очередь Na+ и Cl в крови и жидкости в почках соответственно.

        Межличностные и этнические различия

        Можно ожидать различий между мужчинами и женщинами, а также молодыми и пожилыми людьми в реакции на жару. Они различаются по некоторым характеристикам, которые могут влиять на теплопередачу, таким как площадь поверхности, соотношение роста и веса, толщина изолирующих слоев кожного жира, а также по физической способности производить работу и тепло (аэробная способность » максимальная скорость потребления кислорода). Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что у пожилых людей снижается толерантность к жаре. Они начинают потеть позже, чем молодые люди, а пожилые люди реагируют усилением кровотока в коже во время теплового воздействия.

        При сравнении полов было замечено, что женщины лучше переносят влажную жару, чем мужчины. В этой среде испарение пота уменьшается, поэтому немного большая площадь поверхности/массы у женщин может быть в их пользу. Однако аэробная способность является важным фактором, который следует учитывать при сравнении людей, подвергающихся воздействию тепла. В лабораторных условиях физиологические реакции на тепло сходны, если группы испытуемых с одинаковой физической работоспособностью («максимальное потребление кислорода» — VO2 макс) тестируются — например, молодые и старые самцы или самцы против самок (Пандольф и др., 1988). В этом случае определенное рабочее задание (занятие на велоэргометре) будет иметь одинаковую нагрузку на систему кровообращения, т. е. одинаковую частоту сердечных сокращений и одинаковое повышение температуры тела, независимо от возраста и пола.

        Те же соображения справедливы и для сравнения между этническими группами. Если принять во внимание различия в размерах и аэробных возможностях, нельзя указать на какие-либо существенные различия, обусловленные расой. Но в повседневной жизни в целом пожилые люди в среднем имеют более низкий VOXNUMX.2 Макс чем у молодых людей, а у женщин более низкий VO2 Макс чем у мужчин той же возрастной группы.

        Следовательно, при выполнении конкретной задачи, состоящей из определенной абсолютной скорости работы (измеряемой, например, в ваттах), человек с более низкой аэробной способностью будет иметь более высокую частоту сердечных сокращений и температуру тела и будет менее способен справляться с дополнительной нагрузкой. внешнего тепла, чем с более высоким VO2 Макс.

        В целях охраны труда и техники безопасности был разработан ряд индексов теплового стресса. В них учитываются большие межиндивидуальные различия в реакции на тепло и работу, а также специфические жаркие условия, для которых строится индекс. Они рассматриваются в другом месте этой главы.

        Люди, неоднократно подвергавшиеся воздействию тепла, лучше переносят жару даже через несколько дней. Они акклиматизируются. Повышается потоотделение и, как следствие, повышенное охлаждение кожи приводит к снижению внутренней температуры и частоты сердечных сокращений при работе в тех же условиях.

        Таким образом, искусственная акклиматизация персонала, который, как ожидается, будет подвергаться воздействию экстремальной жары (пожарные, спасатели, военнослужащие), вероятно, будет полезна для снижения нагрузки.

        Подводя итог, можно сказать, что чем больше тепла производит человек, тем больше его необходимо рассеивать. В жаркой среде испарение пота является лимитирующим фактором потери тепла. Межиндивидуальные различия в способности к потоотделению значительны. В то время как у некоторых людей потовые железы вообще отсутствуют, в большинстве случаев при физических тренировках и многократном воздействии тепла количество пота, вырабатываемого при стандартном тесте на тепловой стресс, увеличивается. Тепловой стресс приводит к увеличению частоты сердечных сокращений и температуры тела. Максимальная частота сердечных сокращений и/или внутренняя температура около 40ºC устанавливают абсолютный физиологический предел для выполнения работы в жаркой среде (Nielsen 1994).

         

        Назад

        Среда, Март 16 2011 21: 39

        Тепловые расстройства

        Высокая температура окружающей среды, высокая влажность, напряженные физические нагрузки или нарушение отвода тепла могут вызывать различные тепловые расстройства. К ним относятся тепловой обморок, тепловой отек, тепловые судороги, тепловое истощение и тепловой удар как системные расстройства и кожные поражения как местные расстройства.

        Системные расстройства

        Тепловые судороги, тепловое истощение и тепловой удар имеют клиническое значение. Механизмами, лежащими в основе развития этих системных нарушений, являются недостаточность кровообращения, водно-электролитный дисбаланс и/или гипертермия (повышенная температура тела). Самым тяжелым из всех является тепловой удар, который может привести к смерти, если не будет своевременно и должным образом оказана помощь.

        Две разные группы населения подвержены риску развития тепловых расстройств, за исключением младенцев. Первая и более многочисленная группа населения — это пожилые люди, особенно малоимущие и лица с хроническими заболеваниями, такими как сахарный диабет, ожирение, недоедание, застойная сердечная недостаточность, хронический алкоголизм, деменция и необходимость применения лекарств, нарушающих терморегуляцию. Вторая популяция, подверженная риску тепловых нарушений, включает здоровых людей, которые предпринимают длительные физические нагрузки или подвергаются чрезмерному тепловому стрессу. К факторам, предрасполагающим к тепловым расстройствам активных молодых людей, помимо врожденной и приобретенной дисфункции потовых желез, относятся плохая физическая подготовленность, отсутствие акклиматизации, низкая работоспособность и сниженное соотношение площади кожи к массе тела.

        Тепловой обморок

        Обморок — преходящая потеря сознания в результате снижения мозгового кровотока, которой часто предшествуют бледность, нечеткость зрения, головокружение и тошнота. Это может произойти у лиц, страдающих от теплового стресса. Срок тепловой коллапс использовался как синоним тепловой обморок. Симптомы объясняются расширением сосудов кожи, постуральным скоплением крови с последующим уменьшением венозного возврата к сердцу и снижением сердечного выброса. Легкое обезвоживание, которое развивается у большинства людей, подвергающихся воздействию тепла, способствует вероятности теплового обморока. К тепловому коллапсу предрасположены лица, страдающие сердечно-сосудистыми заболеваниями или не акклиматизированные. Жертвы обычно быстро приходят в сознание после того, как их укладывают на спину.

        Тепловой отек

        Легкий зависимый отек, то есть отек рук и ног, может развиться у неакклиматизированных людей, подвергшихся воздействию жаркой среды. Обычно это происходит у женщин и проходит после акклиматизации. Она стихает через несколько часов после того, как больного укладывают в более прохладное место.

        Тепловые судороги

        Тепловые судороги могут возникать после обильного потоотделения, вызванного длительной физической работой. В мышцах конечностей и живота, подвергающихся интенсивной работе и переутомлению, возникают болезненные судороги, при этом температура тела практически не повышается. Эти судороги вызваны истощением солей, которое происходит, когда потеря воды из-за длительного сильного потоотделения восполняется простой водой, не содержащей дополнительных солей, и когда концентрация натрия в крови падает ниже критического уровня. Тепловые судороги сами по себе являются относительно безобидным состоянием. Приступы обычно наблюдаются у физически здоровых людей, способных к длительной физической нагрузке, и когда-то назывались «судорогами шахтера» или «судорогами тростника», потому что они часто возникают у таких рабочих.

        Лечение тепловых судорог заключается в прекращении деятельности, отдыхе в прохладном месте и возмещении жидкости и электролитов. Следует избегать теплового воздействия в течение как минимум 24–48 часов.

        Тепловой удар

        Тепловое истощение является наиболее частым клиническим расстройством, связанным с перегревом. Это происходит в результате сильного обезвоживания после потери огромного количества пота. Обычно это происходит у здоровых молодых людей, которые подвергаются длительным физическим нагрузкам (тепловое истощение, вызванное нагрузкой), таких как марафонцы, спортсмены на открытом воздухе, новобранцы, шахтеры и строители. Основной чертой этого расстройства является недостаточность кровообращения из-за истощения воды и/или солей. Его можно считать начальной стадией теплового удара, и, если его не лечить, он может в конечном итоге перейти в тепловой удар. Его условно делят на два типа: тепловое истощение при истощении воды и истощение при истощении солей; но многие случаи представляют собой смесь обоих типов.

        Тепловое истощение при обезвоживании развивается в результате длительного обильного потоотделения и недостаточного потребления воды. Поскольку пот содержит ионы натрия в концентрации от 30 до 100 миллиэквивалентов на литр, что ниже, чем в плазме, большая потеря пота вызывает гипогидратацию (уменьшение содержания воды в организме) и гипернатриемию (повышение концентрации натрия в плазме). Тепловое истощение характеризуется жаждой, слабостью, утомляемостью, головокружением, тревогой, олигурией (скудным мочеиспусканием), тахикардией (учащенным сердцебиением) и умеренной гипертермией (39ºC и выше). Обезвоживание также приводит к снижению потоотделения, повышению температуры кожи, увеличению содержания белков в плазме и уровня натрия в плазме, а также значения гематокрита (отношение объема клеток крови к объему крови).

        Лечение заключается в том, чтобы дать пострадавшему отдохнуть в лежачем положении с поднятыми коленями в прохладной среде, вытереть тело прохладным полотенцем или губкой и восполнить потерю жидкости питьем или, если пероральный прием невозможен, внутривенным вливанием. Необходимо тщательно контролировать количество воды и солей, температуру тела и массу тела. Прием воды не следует регулировать в соответствии с субъективным ощущением жажды у пострадавшего, особенно когда потеря жидкости восполняется простой водой, потому что разведение крови быстро вызывает исчезновение жажды и разбавление диуреза, тем самым задерживая восстановление баланса жидкости в организме. Это явление недостаточного потребления воды называется добровольным обезвоживанием. Кроме того, бессолевая подача воды может осложнить тепловые расстройства, как описано ниже. Обезвоживание более 3% массы тела всегда следует лечить восполнением воды и электролитов.

        Тепловое истощение из-за истощения солей возникает в результате длительного сильного потоотделения и возмещения воды и недостаточного количества соли. Его возникновению способствуют неполная акклиматизация, рвота и понос и т.д. Этот вид теплового истощения обычно развивается через несколько дней после развития водного истощения. Это чаще всего встречается у малоподвижных пожилых людей, подвергающихся воздействию тепла, которые выпили большое количество воды, чтобы утолить жажду. Обычными симптомами являются головная боль, головокружение, слабость, утомляемость, тошнота, рвота, диарея, анорексия, мышечные спазмы и спутанность сознания. При исследовании крови отмечают уменьшение объема плазмы, повышение гематокрита и уровня белков плазмы, а также гиперкальциемию (избыток кальция в крови).

        Раннее обнаружение и быстрое лечение имеют важное значение, последнее заключается в том, чтобы дать пациенту отдохнуть в лежачем положении в прохладной комнате и обеспечить возмещение воды и электролитов. Следует контролировать осмолярность или удельный вес мочи, а также уровни мочевины, натрия и хлоридов в плазме, а также регистрировать температуру тела, массу тела и потребление воды и соли. При адекватном лечении пострадавшие обычно чувствуют себя хорошо в течение нескольких часов и выздоравливают без последствий. В противном случае он может легко перейти к тепловому удару.

        Тепловой удар

        Тепловой удар — это серьезное неотложное состояние, которое может привести к смерти. Это сложное клиническое состояние, при котором неконтролируемая гипертермия вызывает повреждение тканей. Такое повышение температуры тела изначально вызвано сильным тепловым застоем из-за чрезмерной тепловой нагрузки, а результирующая гипертермия вызывает дисфункцию центральной нервной системы, включая нарушение нормального механизма терморегуляции, что ускоряет повышение температуры тела. Тепловой удар встречается в основном в двух формах: классический тепловой удар и тепловой удар, вызванный физической нагрузкой. Первый развивается у очень молодых, пожилых, тучных или нездоровых людей, занимающихся обычной деятельностью при длительном воздействии высоких температур окружающей среды, тогда как второй чаще возникает у молодых, активных взрослых людей при физических нагрузках. Кроме того, существует смешанная форма теплового удара с признаками, соответствующими обеим вышеперечисленным формам.

        Пожилые люди, особенно те, у кого есть сопутствующие хронические заболевания, такие как сердечно-сосудистые заболевания, сахарный диабет и алкоголизм, а также те, кто принимает определенные лекарства, особенно психотропные препараты, подвергаются высокому риску классического теплового удара. Например, во время длительных периодов сильной жары уровень смертности среди населения старше 60 лет был зарегистрирован более чем в десять раз выше, чем среди населения в возрасте 60 лет и младше. Аналогичная высокая смертность среди пожилых людей также была зарегистрирована среди мусульман во время паломничества в Мекку, где было обнаружено, что смешанная форма теплового удара преобладает. Факторы, предрасполагающие к тепловому удару у пожилых людей, помимо упомянутых выше хронических заболеваний, включают снижение теплового восприятия, вялость вазомоторных и судомоторных (рефлекс потоотделения) реакций на изменение тепловой нагрузки и снижение способности к акклиматизации к теплу.

        Люди, которые активно работают или тренируются в жарких и влажных условиях, подвергаются высокому риску теплового заболевания, вызванного физической нагрузкой, будь то тепловое истощение или тепловой удар. Спортсмены, подвергающиеся сильному физическому напряжению, могут стать жертвами гипертермии, вырабатывая метаболическое тепло с высокой скоростью, даже когда окружающая среда не очень жаркая, и в результате часто страдают от теплового стресса. Относительно неподходящие люди, не занимающиеся спортом, подвергаются меньшему риску в этом отношении, если они осознают свои способности и соответственно ограничивают свои усилия. Однако, когда они занимаются спортом для развлечения и полны энтузиазма и высокой мотивации, они часто пытаются напрягаться с интенсивностью, превышающей ту, для которой они были обучены, и могут заболеть тепловым заболеванием (обычно тепловым истощением). Плохая акклиматизация, недостаточная гидратация, неподходящая одежда, употребление алкоголя и кожные заболевания, вызывающие ангидроз (уменьшение или отсутствие потоотделения), особенно потницу (см. ниже), - все это усугубляет симптомы.

        Дети более подвержены тепловому истощению или тепловому удару, чем взрослые. Они производят больше метаболического тепла на единицу массы и менее способны рассеивать тепло из-за относительно низкой способности производить пот.

        Клинические признаки теплового удара

        Тепловой удар определяется по трем критериям:

        1. тяжелая гипертермия с центральной (глубокой) температурой тела, обычно превышающей 42ºC
        2. нарушения центральной нервной системы
        3. горячая, сухая кожа с прекращением потоотделения.

         

        Диагноз теплового удара легко установить при соблюдении этой триады критериев. Однако его можно пропустить, если один из этих критериев отсутствует, неясен или упускается из виду. Например, если температура тела не будет измерена должным образом и без промедления, тяжелая гипертермия может быть не распознана; или, на очень ранней стадии теплового удара, вызванного физической нагрузкой, потоотделение может сохраняться или даже быть обильным, а кожа может быть влажной.

        Начало теплового удара обычно острое и без предшествующих симптомов, но у некоторых больных с надвигающимся тепловым ударом могут быть симптомы и признаки нарушений со стороны центральной нервной системы. Они включают головную боль, тошноту, головокружение, слабость, сонливость, спутанность сознания, тревогу, дезориентацию, апатию, агрессивность и иррациональное поведение, тремор, подергивания и судороги. После теплового удара во всех случаях присутствуют нарушения центральной нервной системы. Уровень сознания часто угнетен, чаще всего — глубокая кома. Судороги возникают в большинстве случаев, особенно у физически здоровых людей. Признаки дисфункции мозжечка выражены и могут сохраняться. Часто можно увидеть точечные зрачки. У некоторых выживших могут сохраняться мозжечковая атаксия (нарушение мышечной координации), гемиплегия (паралич одной стороны тела), афазия и эмоциональная нестабильность.

        Часто возникают рвота и диарея. Сначала обычно присутствует тахипноэ (учащенное дыхание), а пульс может быть слабым и частым. Гипотензия, одно из наиболее частых осложнений, возникает в результате заметного обезвоживания, обширной периферической вазодилатации и возможной депрессии сердечной мышцы. Острая почечная недостаточность может наблюдаться в тяжелых случаях, особенно при тепловом ударе, вызванном физической нагрузкой.

        Кровоизлияния возникают во всех паренхиматозных органах, в коже (где они называются петехиями) и в тяжелых случаях в желудочно-кишечном тракте. Клинические геморрагические проявления включают мелену (темный цвет дегтеобразных фекалий), кровавую рвоту (рвоту кровью), гематурию (кровавую мочу), кровохарканье (кровохаркание), носовое кровотечение (кровотечение из носа), пурпуру (пурпурные пятна), экхимозы (черные и синие отметки). и конъюнктивальное кровоизлияние. Обычно происходит внутрисосудистое свертывание крови. Геморрагический диатез (склонность к кровотечениям) обычно связан с диссеминированным внутрисосудистым свертыванием крови (ДВС-синдром). ДВС-синдром возникает преимущественно при тепловом ударе, вызванном физической нагрузкой, когда повышается фибринолитическая (растворяющая сгустки) активность плазмы. С другой стороны, гипертермия всего тела провоцирует снижение количества тромбоцитов, удлинение протромбинового времени, истощение факторов свертывания крови и повышение уровня продуктов деградации фибрина (ПДФ). Пациенты с признаками ДВС-синдрома и кровотечения имеют более высокую внутреннюю температуру, более низкое артериальное давление, более низкие рН и рО артериальной крови.2, более высокая частота олигурии или анурии и шока, а также более высокая смертность.

        Шок также является частым осложнением. Это связано с недостаточностью периферического кровообращения и усугубляется ДВС-синдромом, который вызывает диссеминацию тромбов в системе микроциркуляции.

        Лечение теплового удара

        Тепловой удар — это неотложная медицинская помощь, требующая быстрой диагностики и быстрого и агрессивного лечения для спасения жизни пациента. Надлежащее измерение внутренней температуры является обязательным: ректальную или пищеводную температуру следует измерять с помощью термометра, который может показывать до 45ºC. Измерения оральной и подмышечной температуры следует избегать, поскольку они могут значительно отличаться от реальной внутренней температуры.

        Целью лечебных мероприятий является снижение температуры тела за счет уменьшения тепловой нагрузки и улучшения отвода тепла от кожи. Лечение включает перемещение пациента в безопасное, прохладное, тенистое и хорошо проветриваемое место, снятие ненужной одежды и обмахивание веером. Охлаждение лица и головы может способствовать полезному охлаждению мозга.

        Эффективность некоторых методов охлаждения подвергалась сомнению. Утверждалось, что наложение холодных компрессов на крупные кровеносные сосуды в области шеи, паха и подмышечных впадин, а также погружение тела в холодную воду или накрывание ледяными полотенцами может вызвать озноб и кожную вазоконстрикцию, что фактически снижает эффективность охлаждения. Традиционно погружение в ванну с ледяной водой в сочетании с энергичным массажем кожи для минимизации кожной вазоконстрикции рекомендовалось в качестве лечения выбора после того, как пациента доставили в медицинское учреждение. Этот метод охлаждения имеет ряд недостатков: это трудности ухода за больными, связанные с необходимостью введения кислорода и жидкости, постоянного контроля артериального давления и электрокардиограммы, а также гигиенические проблемы загрязнения ванны рвотными массами и диареей коматозных больных. пациенты. Альтернативным подходом является распыление прохладного тумана на тело пациента при веере, чтобы способствовать испарению с кожи. Этот метод охлаждения может снизить внутреннюю температуру на 0.03-0.06ºC/мин.

        Меры по предотвращению судорог, судорог и озноба также должны быть начаты немедленно. Непрерывный кардиомониторинг и определение уровня электролитов в сыворотке крови, а также анализ газов артериальной и венозной крови имеют важное значение, и следует своевременно начинать внутривенное вливание растворов электролитов при относительно низкой температуре примерно 10ºC в сочетании с контролируемой оксигенотерапией. Интубация трахеи для защиты дыхательных путей, установка сердечного катетера для оценки центрального венозного давления, установка желудочного зонда и установка мочевого катетера также могут быть включены в число дополнительных рекомендуемых мер.

        Профилактика теплового удара

        Для профилактики теплового удара следует учитывать широкий спектр человеческих факторов, таких как акклиматизация, возраст, телосложение, общее состояние здоровья, потребление воды и соли, одежда, особенности религиозной набожности и незнание или склонность к пренебрежению, правила, направленные на укрепление здоровья населения.

        Перед физическими нагрузками в жаркой среде рабочие, спортсмены или паломники должны быть проинформированы о рабочей нагрузке и уровне теплового стресса, с которым они могут столкнуться, а также о рисках теплового удара. Рекомендуется период акклиматизации, прежде чем возникнет риск активной физической активности и/или серьезного воздействия. Уровень активности должен соответствовать температуре окружающей среды, а физические нагрузки следует избегать или, по крайней мере, сводить к минимуму в самые жаркие часы дня. Во время физических нагрузок свободный доступ к воде обязателен. Поскольку электролиты теряются с потом и возможность произвольного приема воды может быть ограничена, что отсрочивает восстановление после термической дегидратации, электролиты также следует восполнять в случае обильного потоотделения. Надлежащая одежда также является важной мерой. Одежда из тканей, одновременно впитывающих воду и пропускающих воздух и водяной пар, способствует отводу тепла.

        Болезни кожи

        Потница является наиболее распространенным кожным заболеванием, связанным с тепловой нагрузкой. Это происходит, когда доставка пота на поверхность кожи предотвращается из-за закупорки потовых протоков. Синдром задержки потоотделения возникает, когда ангидроз (неспособность выделять пот) широко распространен на поверхности тела и предрасполагает пациента к тепловому удару.

        Милиария обычно вызывается физическими нагрузками в жаркой и влажной среде; при лихорадочных заболеваниях; путем наложения влажных компрессов, повязок, гипсовых повязок или лейкопластырей; и ношением плохо проницаемой одежды. Милиарии можно разделить на три типа в зависимости от глубины задержки пота: кристаллическая потница, красная потница и глубокая потница.

        Кристаллическая потница вызывается задержкой пота внутри или непосредственно под роговым слоем кожи, где можно увидеть крошечные прозрачные невоспалительные волдыри. Обычно они появляются в «посеве» после сильных солнечных ожогов или во время лихорадочного заболевания. В остальном этот тип потницы протекает бессимптомно, вызывает наименьшее беспокойство и спонтанно заживает через несколько дней, когда пузыри прорываются, оставляя чешуйки.

        Красная потница возникает, когда интенсивная тепловая нагрузка вызывает продолжительное и обильное потоотделение. Это самый распространенный вид потницы, при котором пот скапливается в эпидермисе. Образуются красные папулы, везикулы или пустулы, сопровождающиеся жжением и зудом (потница). Потовые протоки закупориваются в концевой части. Образование пробки связано с действием резидентных аэробных бактерий, особенно кокков, популяция которых значительно увеличивается в роговом слое, когда он увлажняется потом. Они выделяют токсин, который повреждает роговые эпителиальные клетки потовых протоков и провоцирует воспалительную реакцию, приводящую к формированию цилиндра в просвете потовых протоков. Инфильтрация лейкоцитами создает закупорку, полностью препятствующую отхождению пота на несколько недель.

        При miliaria profunda пот задерживается в дерме и образует плоские воспалительные папулы, узелки и абсцессы с меньшим зудом, чем при miliaria rubra. Возникновение этого типа miliaria обычно приурочено к тропикам. Он может развиться в прогрессирующей последовательности от miliaria rubra после повторяющихся приступов обильного потоотделения, поскольку воспалительная реакция распространяется вниз от верхних слоев кожи.

        Тропическая ангидротическая астения. Этот термин получил распространение во время Второй мировой войны, когда войска, дислоцированные на тропических театрах военных действий, страдали от тепловой сыпи и непереносимости жары. Это модальность синдрома задержки пота, встречающаяся в жарких и влажных тропических условиях. Характеризуется ангидрозом и милиарноподобными высыпаниями, сопровождающимися симптомами теплового застоя, такими как сердцебиение, учащенное пульсирование, гипертермия, головная боль, слабость и постепенно до быстро прогрессирующей непереносимости физической нагрузки в жару. Обычно ему предшествует широко распространенный miliaria rubra.

        Лечение. Первоначальное и основное лечение потницы и синдрома задержки пота заключается в переводе пострадавшего в прохладное помещение. Прохладный душ и мягкое высушивание кожи, а также нанесение лосьона с каламином могут уменьшить дистресс пациента. Применение химических бактериостатов эффективно предотвращает размножение микрофлоры и предпочтительнее применения антибиотиков, которые могут привести к тому, что эти микроорганизмы приобретут резистентность.

        Закупорки потовых протоков рассасываются примерно через 3 недели в результате обновления эпидермиса.

         

        Назад

        Хотя люди обладают значительной способностью компенсировать естественный тепловой стресс, многие производственные условия и/или физическая активность подвергают рабочих тепловым нагрузкам, которые настолько чрезмерны, что угрожают их здоровью и производительности. В этой статье описаны различные методы, которые можно использовать для сведения к минимуму частоты тепловых нарушений и снижения тяжести случаев, когда они все же возникают. Вмешательства делятся на пять категорий: максимальное повышение устойчивости к жаре среди подвергшихся воздействию людей, обеспечение своевременного восполнения потерянной жидкости и электролитов, изменение методов работы для снижения тепловой нагрузки при физической нагрузке, инженерный контроль климатических условий и использование защитной одежды.

        Факторы за пределами рабочего места, которые могут повлиять на термостойкость, не должны игнорироваться при оценке степени воздействия и, следовательно, при разработке превентивных стратегий. Например, общее физиологическое бремя и потенциальная восприимчивость к тепловым расстройствам будут намного выше, если тепловой стресс будет продолжаться в нерабочее время из-за работы на второй работе, напряженной деятельности в свободное время или проживания в постоянно жарких помещениях. Кроме того, состояние питания и гидратация могут отражать модели питания и питья, которые также могут меняться в зависимости от времени года или религиозных обрядов.

        Максимальное повышение индивидуальной теплоустойчивости

        Кандидаты на горячую работу должны быть в целом здоровы и иметь подходящие физические данные для выполнения работы. Ожирение и сердечно-сосудистые заболевания являются состояниями, которые увеличивают риски, и лицам с историей ранее необъяснимых или повторяющихся тепловых заболеваний не следует назначать задачи, связанные с тяжелым тепловым стрессом. Различные физические и физиологические характеристики, которые могут влиять на переносимость жары, обсуждаются ниже и делятся на две основные категории: врожденные характеристики, не зависящие от человека, такие как размер тела, пол, этническая принадлежность и возраст; и приобретенные характеристики, которые, по крайней мере частично, подлежат контролю и включают физическую форму, акклиматизацию к жаре, ожирение, заболевания и стресс, вызванный самим собой.

        Работники должны быть проинформированы о характере теплового стресса и его неблагоприятных последствиях, а также о мерах защиты, предусмотренных на рабочем месте. Их следует учить тому, что переносимость жары в значительной степени зависит от питья достаточного количества воды и сбалансированного питания. Кроме того, рабочих следует информировать о признаках и симптомах тепловых расстройств, к которым относятся головокружение, обмороки, одышка, учащенное сердцебиение и сильная жажда. Они также должны изучить основы оказания первой помощи и узнать, куда звать на помощь, когда они распознают эти признаки у себя или других.

        Руководству следует внедрить систему отчетности о происшествиях, связанных с жарой на работе. Возникновение тепловых нарушений более чем у одного человека или неоднократно у одного человека часто является предупреждением о серьезных надвигающихся неприятностях и указывает на необходимость немедленной оценки рабочей среды и пересмотра адекватности профилактических мер.

        Черты человека, влияющие на адаптацию

        Размеры кузова. Дети и очень маленькие взрослые сталкиваются с двумя потенциальными неудобствами при работе в жарких условиях. Во-первых, внешняя работа представляет большую относительную нагрузку для тела с небольшой мышечной массой, вызывая большее повышение температуры тела и более быстрое наступление утомления. Кроме того, более высокое отношение поверхности к массе у маленьких людей может быть недостатком в очень жарких условиях. Вместе эти факторы могут объяснить, почему мужчины с массой тела менее 50 кг оказались подвержены повышенному риску теплового удара при добыче полезных ископаемых.

        Пол. Ранние лабораторные исследования на женщинах, по-видимому, показали, что они относительно нетерпимы к работе в жару по сравнению с мужчинами. Однако теперь мы понимаем, что почти все различия можно объяснить размерами тела, приобретенными уровнями физической подготовки и акклиматизацией к теплу. Тем не менее, существуют незначительные половые различия в механизмах рассеивания тепла: более высокая максимальная скорость потоотделения у мужчин может повысить устойчивость к чрезвычайно жаркой и сухой среде, в то время как женщины лучше способны подавлять избыточное потоотделение и, следовательно, сохранять воду тела и, следовательно, тепло в жарких и влажных средах. . Хотя менструальный цикл связан со сдвигом базальной температуры тела и слегка изменяет терморегуляторные реакции у женщин, эти физиологические изменения слишком малозаметны, чтобы влиять на толерантность к жаре и эффективность терморегуляции в реальных рабочих ситуациях.

        Если сделать поправку на индивидуальное телосложение и физическую форму, мужчины и женщины по существу схожи в своей реакции на тепловой стресс и в своей способности акклиматизироваться для работы в жарких условиях. По этой причине отбор рабочих для горячей работы должен основываться на индивидуальном здоровье и физических возможностях, а не на половой принадлежности. Очень маленькие или малоподвижные особи любого пола плохо переносят работу в жару.

        Влияние беременности на переносимость жары у женщин неясно, но измененные уровни гормонов и повышенные потребности плода в кровообращении у матери могут повышать ее предрасположенность к обморокам. Тяжелая материнская гипертермия (перегрев) из-за болезни, по-видимому, увеличивает частоту пороков развития плода, но нет никаких доказательств подобного эффекта от профессионального теплового стресса.

        Этнос. Хотя различные этнические группы возникли в разных климатических условиях, существует мало свидетельств врожденных или генетических различий в реакции на тепловой стресс. Все люди функционируют как тропические животные; их способность жить и работать в различных температурных условиях отражает адаптацию через сложное поведение и развитие технологий. Кажущиеся этнические различия в реакции на тепловой стресс, вероятно, связаны с размерами тела, индивидуальной историей жизни и статусом питания, а не с врожденными чертами.

        Возраст. У промышленного населения после 50 лет обычно наблюдается постепенное снижение толерантности к жаре. Имеются некоторые данные об обязательном возрастном снижении кожной вазодилатации (расширении полости кровеносных сосудов кожи) и максимальной скорости потоотделения, но в большинстве случаев изменение может быть связано с изменениями в образе жизни, которые снижают физическую активность и увеличивают накопление жира в организме. Возраст не влияет на толерантность к жаре или способность к акклиматизации, если человек поддерживает высокий уровень аэробной подготовки. Однако стареющее население подвержено увеличению частоты сердечно-сосудистых заболеваний или других патологий, которые могут ухудшить индивидуальную переносимость жары.

        Физическая подготовка. Максимальная аэробная мощность (VO2 Макс), вероятно, является самым сильным фактором, определяющим способность человека выполнять длительную физическую работу в жарких условиях. Как отмечалось выше, ранние данные о групповых различиях в переносимости жары, которые объяснялись полом, расой или возрастом, в настоящее время рассматриваются как проявления аэробной способности и акклиматизации к жаре.

        Индукция и поддержание высокой работоспособности требуют повторяющихся воздействий на кислородную транспортную систему организма посредством энергичных упражнений в течение не менее 30–40 минут 3–4 дня в неделю. В некоторых случаях деятельность на рабочем месте может обеспечить необходимую физическую подготовку, но большинство промышленных работ менее напряженны и требуют дополнительных занятий в виде регулярных программ упражнений для оптимальной физической формы.

        Потеря аэробной способности (детренированность) происходит относительно медленно, поэтому выходные или отпуск продолжительностью 1-2 недели вызывают лишь минимальные изменения. Серьезное снижение аэробной способности чаще всего происходит в течение нескольких недель или месяцев, когда травма, хроническое заболевание или другой стресс заставляют человека изменить образ жизни.

        Акклиматизация к теплу. Акклиматизация к работе в условиях жары может значительно повысить устойчивость человека к такому стрессу, так что задача, изначально не под силу неакклиматизированному человеку, может стать более легкой работой после периода постепенной адаптации. Лица с высоким уровнем физической подготовки, как правило, демонстрируют частичную акклиматизацию к теплу и способны завершить этот процесс быстрее и с меньшим напряжением, чем лица, ведущие малоподвижный образ жизни. Сезон также может повлиять на время, необходимое для акклиматизации; рабочие, нанятые летом, могут уже частично акклиматизироваться к жаре, в то время как нанятые зимой потребуют более длительного периода адаптации.

        В большинстве случаев акклиматизация может быть вызвана постепенным введением рабочего в горячую работу. Например, новобранец может быть назначен на огневые работы только в утренние часы или на постепенно увеличивающиеся промежутки времени в течение первых нескольких дней. Такая акклиматизация на рабочем месте должна проходить под пристальным наблюдением опытного персонала; новый работник должен иметь постоянное разрешение уйти в более прохладные условия в любое время при появлении симптомов нетерпимости. Экстремальные условия могут потребовать формального протокола постепенного воздействия тепла, такого как тот, который используется для рабочих на золотых приисках в Южной Африке.

        Поддержание полной акклиматизации к жаре требует работы на жаре три-четыре раза в неделю; более низкая частота или пассивное воздействие тепла имеют гораздо более слабый эффект и могут привести к постепенному снижению устойчивости к теплу. Однако выходные без работы не оказывают заметного влияния на акклиматизацию. Прекращение воздействия на 2-3 недели приведет к потере большей части акклиматизации, хотя некоторые из них будут сохраняться у людей, подвергающихся воздействию жаркой погоды и/или регулярных аэробных упражнений.

        Ожирение. Высокое содержание жира в организме оказывает незначительное прямое влияние на терморегуляцию, так как тепловыделение на коже происходит через капилляры и потовые железы, которые расположены ближе к поверхности кожи, чем подкожный жировой слой кожи. Однако тучным людям мешает их избыточная масса тела, потому что каждое движение требует больших мышечных усилий и, следовательно, выделяет больше тепла, чем у худощавого человека. Кроме того, ожирение часто отражает малоподвижный образ жизни, что приводит к снижению аэробной способности и отсутствию акклиматизации к теплу.

        Медицинские условия и другие стрессы. Переносимость жары рабочим в данный день может быть нарушена различными условиями. Примеры включают лихорадочное заболевание (температура тела выше нормальной), недавняя иммунизация или гастроэнтерит с сопутствующим нарушением водно-электролитного баланса. Кожные заболевания, такие как солнечные ожоги и сыпь, могут ограничивать способность выделять пот. Кроме того, восприимчивость к тепловому заболеванию может повышаться при приеме рецептурных препаратов, включая симпатомиметики, антихолинергические средства, диуретики, фенотиазины, циклические антидепрессанты и ингибиторы моноаминоксидазы.

        Алкоголь – распространенная и серьезная проблема среди тех, кто работает в жару. Алкоголь не только ухудшает прием пищи и воды, но также действует как мочегонное средство (увеличивает мочеиспускание), а также вызывает беспокойство. Побочные эффекты алкоголя распространяются на много часов после приема. У алкоголиков, перенесших тепловой удар, уровень смертности намного выше, чем у неалкоголиков.

        Пероральная замена воды и электролитов

        Гидратация. Испарение пота является основным путем рассеивания тепла тела и становится единственно возможным механизмом охлаждения, когда температура воздуха превышает температуру тела. Потребность в воде не может быть снижена за счет обучения, а только за счет снижения тепловой нагрузки на рабочего. Потеря воды и регидратация человека широко изучались в последние годы, и в настоящее время доступно больше информации.

        Человек массой 70 кг может потеть со скоростью от 1.5 до 2.0 л/ч неограниченно долго, а рабочий может терять несколько литров или до 10 % массы тела в течение дня в очень жаркой среде. Такая потеря приведет к потере трудоспособности, если хотя бы часть воды не будет заменена в течение рабочей смены. Однако, поскольку пик поглощения воды из кишечника во время работы составляет около 1.5 л/ч, более высокая скорость потоотделения приведет к кумулятивному обезвоживанию в течение дня.

        Питье для утоления жажды недостаточно для поддержания водного баланса человека. Большинство людей не осознают жажду, пока не потеряют от 1 до 2 л воды в организме, а люди, сильно мотивированные к тяжелой работе, могут потерять от 3 до 4 л, прежде чем сильная жажда заставит их остановиться и выпить. Как это ни парадоксально, обезвоживание снижает способность поглощать воду из кишечника. Таким образом, работники горячих цехов должны быть осведомлены о важности питья достаточного количества воды во время работы и продолжения обильной регидратации в нерабочее время. Их также следует учить важности «прегидратации» — употребления большого количества воды непосредственно перед началом сильного теплового стресса, — поскольку тепло и физические упражнения не позволяют организму выводить избыток воды с мочой.

        Менеджмент должен обеспечить свободный доступ к воде или другим подходящим напиткам, способствующим регидратации. Любое физическое или процедурное препятствие для питья будет способствовать «произвольному» обезвоживанию, которое предрасполагает к тепловому заболеванию. Следующие детали являются жизненно важной частью любой программы по поддержанию гидратации:

        • Безопасная вкусная вода должна находиться в нескольких шагах от каждого рабочего или подаваться к рабочему каждый час — чаще в самых стрессовых условиях.
        • Должны быть предусмотрены гигиенические стаканы для питья, так как практически невозможно восполнить недостаток воды из фонтана.
        • Емкости с водой должны быть затенены или охлаждены до 15–20ºC (напитки со льдом не подходят, поскольку они, как правило, препятствуют потреблению).

         

        Для улучшения восприятия воды можно использовать ароматизаторы. Однако напитки, которые популярны, потому что они «утоляют» жажду, не рекомендуются, так как они подавляют потребление до завершения регидратации. По этой причине лучше предлагать воду или разбавленные ароматизированные напитки и избегать газированных напитков, кофеина и напитков с высокой концентрацией сахара или соли.

        Питание. Хотя пот является гипотоническим (более низкое содержание солей) по сравнению с сывороткой крови, высокая скорость потоотделения связана с постоянной потерей хлорида натрия и небольшого количества калия, которые необходимо восполнять ежедневно. Кроме того, работа в тепле ускоряет оборот микроэлементов, в том числе магния и цинка. Все эти необходимые элементы, как правило, должны быть получены из продуктов питания, поэтому работникам предприятий горячего питания следует рекомендовать хорошо сбалансированное питание и избегать замены шоколадных батончиков или закусок, в которых отсутствуют важные питательные компоненты. Некоторые диеты в промышленно развитых странах включают высокие уровни хлорида натрия, и у рабочих, соблюдающих такую ​​диету, маловероятно развитие дефицита соли; но другие, более традиционные диеты могут не содержать достаточного количества соли. В некоторых случаях работодателю может быть необходимо предоставлять соленые закуски или другие дополнительные продукты в течение рабочей смены.

        В промышленно развитых странах растет доступность «спортивных напитков» или «утоляющих жажду», которые содержат хлорид натрия, калий и углеводы. Жизненно важным компонентом любого напитка является вода, но электролитные напитки могут быть полезны людям, у которых уже развилась значительная дегидратация (потеря воды) в сочетании с истощением электролитов (потеря соли). Эти напитки, как правило, с высоким содержанием соли, и их следует смешивать с равным или большим объемом воды перед употреблением. Гораздо более экономичную смесь для пероральной регидратации можно приготовить по следующему рецепту: на один литр воды, пригодной для питья, добавить 40 г сахара (сахарозы) и 6 г соли (хлорида натрия). Рабочим не следует давать соляные таблетки, так как ими легко злоупотреблять, а передозировка приводит к желудочно-кишечным проблемам, повышенному диурезу и повышенной восприимчивости к тепловым заболеваниям.

        Модифицированные методы работы

        Общей целью изменения методов работы является снижение усредненного по времени воздействия теплового стресса и доведение его до допустимых пределов. Это может быть достигнуто за счет снижения физической нагрузки на отдельного работника или путем планирования соответствующих перерывов для термического восстановления. На практике максимальная усредненная по времени метаболическая теплопродукция фактически ограничивается примерно 350 Вт (5 ккал/мин), поскольку более тяжелая работа вызывает физическую усталость и потребность в соразмерных перерывах на отдых.

        Уровни индивидуальных усилий можно снизить, сократив внешнюю работу, такую ​​как поднятие тяжестей, и ограничив необходимое передвижение и статическое напряжение мышц, например, связанное с неудобной позой. Эти цели могут быть достигнуты за счет оптимизации планирования задач в соответствии с принципами эргономики, предоставления механических вспомогательных средств или распределения физических усилий между большим количеством работников.

        Простейшая форма изменения расписания — позволить индивидуальному самостоятельному темпу. Промышленные рабочие, выполняющие знакомую работу в мягком климате, будут двигаться со скоростью, при которой ректальная температура составляет около 38°C; наложение теплового стресса заставляет их добровольно снижать темп работы или делать перерывы. Эта способность произвольно регулировать скорость работы, вероятно, зависит от осознания сердечно-сосудистого стресса и усталости. Люди не могут сознательно обнаруживать повышение внутренней температуры тела; скорее, они полагаются на температуру кожи и влажность кожи для оценки теплового дискомфорта.

        Альтернативным подходом к изменению расписания является принятие предписанных циклов работы и отдыха, когда руководство определяет продолжительность каждого рабочего цикла, продолжительность перерывов для отдыха и ожидаемое количество повторений. Термическое восстановление занимает намного больше времени, чем период, необходимый для снижения частоты дыхания и частоты сердечных сокращений, вызванных работой: для снижения внутренней температуры до уровней покоя требуется от 30 до 40 минут в прохладной, сухой среде, и это занимает больше времени, если человек должен отдыхать в жарких условиях или при ношении защитной одежды. Если требуется постоянный уровень производства, то чередующиеся бригады рабочих должны последовательно назначаться на огневые работы с последующим восстановлением, причем последнее предполагает либо отдых, либо сидячие работы, выполняемые в прохладном месте.

        Климат-Контроль

        Если бы стоимость не имела значения, все проблемы с тепловым стрессом можно было бы решить путем применения инженерных технологий, позволяющих преобразовать враждебную рабочую среду в благоприятную. В зависимости от конкретных условий рабочего места и доступных ресурсов может использоваться широкий спектр методов. Традиционно жаркие производства можно разделить на две категории: в горячих и сухих процессах, таких как выплавка металлов и производство стекла, рабочие подвергаются воздействию очень горячего воздуха в сочетании с сильной лучистой тепловой нагрузкой, но такие процессы добавляют мало влаги в воздух. Напротив, тепло-влажные производства, такие как текстильные фабрики, производство бумаги и горнодобывающая промышленность, требуют менее экстремального нагрева, но создают очень высокую влажность из-за влажных процессов и выделяющегося пара.

        Наиболее экономичные методы контроля окружающей среды обычно включают снижение теплопередачи от источника к окружающей среде. Горячий воздух может выбрасываться за пределы рабочей зоны и заменяться свежим воздухом. Горячие поверхности можно покрыть изоляцией или нанести отражающее покрытие для уменьшения тепловыделения, одновременно сохраняя тепло, необходимое для производственного процесса. Второй линией защиты является широкомасштабная вентиляция рабочей зоны для обеспечения сильного притока наружного воздуха. Самый дорогой вариант — кондиционер для охлаждения и осушения атмосферы на рабочем месте. Хотя снижение температуры воздуха не влияет на передачу лучистого тепла, оно помогает снизить температуру стен и других поверхностей, которые могут быть вторичными источниками конвективного и лучистого нагрева.

        Когда общий контроль окружающей среды оказывается нецелесообразным или неэкономичным, можно улучшить температурные условия в местных рабочих зонах. Кондиционируемые помещения могут быть предусмотрены в пределах большего рабочего пространства, или отдельное рабочее место может быть обеспечено потоком прохладного воздуха («точечное охлаждение» или «воздушный душ»). Между рабочим и источником лучистого тепла может быть установлен местный или даже переносной отражающий экран. В качестве альтернативы, современные инженерные методы могут позволить построить удаленные системы для управления горячими процессами, чтобы рабочие не подвергались постоянному воздействию очень стрессовых тепловых сред.

        Там, где рабочее место проветривается наружным воздухом или имеется ограниченная мощность кондиционера, температурные условия будут отражать климатические изменения, а внезапное повышение температуры и влажности наружного воздуха может привести к повышению теплового стресса до уровней, превышающих переносимость жары работниками. Например, весенняя жара может спровоцировать эпидемию теплового заболевания среди рабочих, которые еще не акклиматизировались к жаре, как летом. Поэтому руководству следует внедрить систему прогнозирования изменений теплового стресса, связанных с погодой, чтобы можно было принять своевременные меры предосторожности.

        Защитная одежда

        Работа в экстремальных тепловых условиях может потребовать индивидуальной теплозащиты в виде специальной одежды. Пассивная защита обеспечивается изолирующей и светоотражающей одеждой; только изоляция может защитить кожу от тепловых переходных процессов. Светоотражающие фартуки могут использоваться для защиты персонала, работающего лицом к ограниченному источнику излучения. Пожарные, которые должны иметь дело с очень горячим горящим топливом, носят костюмы, называемые «бункеры», которые сочетают в себе тяжелую изоляцию от горячего воздуха с алюминированной поверхностью для отражения лучистого тепла.

        Другой формой пассивной защиты является ледяной жилет, который загружается слякотью или замороженными пакетами со льдом (или сухим льдом) и надевается поверх майки, чтобы предотвратить неприятное охлаждение кожи. Фазовый переход тающего льда поглощает часть метаболической и тепловой нагрузки окружающей среды с площади покрытия, но лед необходимо заменять через равные промежутки времени; чем больше тепловая нагрузка, тем чаще необходимо менять лед. Ледяные жилеты оказались наиболее полезными в глубоких шахтах, машинных отделениях кораблей и других очень жарких и влажных средах, где можно организовать доступ к морозильным камерам.

        Активная теплозащита обеспечивается за счет одежды с воздушным или жидкостным охлаждением, закрывающей все тело или его часть, обычно туловище, а иногда и голову.

        Воздушное охлаждение. Простейшие системы вентилируются окружающим, атмосферным воздухом или сжатым воздухом, охлаждаемым расширением или прохождением через вихревое устройство. Требуются большие объемы воздуха; минимальная скорость вентиляции для герметичного костюма составляет около 450 л/мин. Охлаждение воздуха теоретически может происходить за счет конвекции (изменение температуры) или испарения пота (изменение фазы). Однако эффективность конвекции ограничивается низкой удельной теплоемкостью воздуха и трудностью доставки его при низких температурах в жаркую среду. Таким образом, большинство предметов одежды с воздушным охлаждением работают за счет испарительного охлаждения. Рабочий испытывает умеренный тепловой стресс и сопутствующее обезвоживание, но способен регулировать температуру за счет естественного контроля скорости потоотделения. Воздушное охлаждение также повышает комфорт благодаря своей способности сушить нижнее белье. Недостатки включают (1) необходимость подключения субъекта к источнику воздуха, (2) объем одежды для распределения воздуха и (3) сложность доставки воздуха к конечностям.

        Жидкостное охлаждение. Эти системы обеспечивают циркуляцию смеси воды и антифриза через сеть каналов или небольших трубок, а затем возвращают нагретую жидкость к радиатору, который отводит тепло, добавляемое при прохождении над телом. Скорость циркуляции жидкости обычно составляет порядка 1 л/мин. Радиатор может рассеивать тепловую энергию в окружающую среду за счет испарения, плавления, охлаждения или термоэлектрических процессов. Одежда с жидкостным охлаждением предлагает гораздо больший охлаждающий потенциал, чем воздушные системы. Костюм с полным покрытием, соединенный с соответствующим радиатором, может отводить все метаболическое тепло и поддерживать тепловой комфорт без необходимости потеть; такая система используется космонавтами, работающими вне своего космического корабля. Однако такой мощный механизм охлаждения требует какой-либо системы управления комфортом, которая обычно включает ручную настройку клапана, который отводит часть циркулирующей жидкости мимо радиатора. Системы с жидкостным охлаждением могут быть сконфигурированы как рюкзак для обеспечения непрерывного охлаждения во время работы.

        Любое охлаждающее устройство, добавляющее вес и объем человеческому телу, конечно, может мешать выполнению ручной работы. Например, вес ледяного жилета значительно увеличивает метаболические затраты на передвижение и, следовательно, наиболее полезен для легкой физической работы, такой как несение вахты в жарких отсеках. Системы, которые привязывают рабочего к радиатору, непрактичны для многих видов работ. Прерывистое охлаждение может быть полезно, когда рабочие должны носить тяжелую защитную одежду (например, костюмы химзащиты) и не могут нести радиатор или быть привязанными во время работы. Снятие костюма перед каждым перерывом на отдых требует много времени и может быть связано с токсичным воздействием; в этих условиях проще заставить рабочих носить охлаждающую одежду, которая прикрепляется к радиатору только во время отдыха, что позволяет восстанавливать тепло в неприемлемых условиях.

         

        Назад

        Теплообменники

        Человеческое тело обменивается теплом с окружающей средой различными путями: теплопроводностью через соприкасающиеся с ним поверхности, конвекцией и испарением с окружающим воздухом и излучением с соседними поверхностями.

        кондукция

        Теплопроводность — это передача тепла между двумя соприкасающимися твердыми телами. Такие обмены наблюдаются между кожей и одеждой, обувью, точками давления (сиденье, ручки), инструментами и так далее. На практике при математическом расчете теплового баланса этот тепловой поток за счет теплопроводности косвенно аппроксимируется величиной, равной тепловому потоку за счет конвекции и излучения, который имел бы место, если бы эти поверхности не соприкасались с другими материалами.

        Конвекция

        Конвекция – это передача тепла между кожей и окружающим ее воздухом. Если температура кожи, tsk, в градусах Цельсия (°C), выше, чем температура воздуха (ta), воздух, соприкасающийся с кожей, нагревается и, следовательно, поднимается вверх. Таким образом, циркуляция воздуха, известная как естественная конвекция, устанавливается на поверхности тела. Этот обмен становится больше, если окружающий воздух проходит над кожей с определенной скоростью: конвекция становится вынужденной. Тепловой поток, обмениваемый конвекцией, C, в единицах ватт на квадратный метр (Вт/м2), можно оценить по:

        C = hc FклС (tsk - ta)

        в котором hc - коэффициент конвекции (Вт/°C м2), которая является функцией разницы между tsk ta в случае естественной конвекции и скорости воздуха Va (в м/с) при принудительной конвекции; FклС является фактором, благодаря которому одежда снижает конвекционный теплообмен.

        Радиация

        Каждое тело излучает электромагнитное излучение, интенсивность которого зависит от четвертой степени его абсолютной температуры. T (в градусах Кельвина—К). Кожа, температура которой может быть между 30 и 35°С (303 и 308К), испускает такое излучение, которое находится в инфракрасной зоне. Более того, он принимает излучение, испускаемое соседними поверхностями. Тепловой поток, обмениваемый излучением, R (в Вт/м2), между телом и его окружением можно описать следующим выражением:

        где:

        s — универсальная постоянная излучения (5.67 × 10-8 Вт/м2 K4)

        е - коэффициент излучения кожи, который для инфракрасного излучения равен 0.97 и не зависит от длины волны, а для солнечного излучения составляет около 0.5 для кожи Белого человека и 0.85 для кожи Чернокожего человека.

        AR/AD это доля поверхности тела, участвующая в обмене, которая составляет порядка 0.66, 0.70 или 0.77, в зависимости от того, приседает ли субъект, сидит или стоит

        FклР является фактором, благодаря которому одежда снижает радиационный теплообмен

        Tsk (в K) - средняя температура кожи

        Tr (в К) — средняя лучистая температура окружающей среды, т. е. равномерная температура черной матовой сферы большого диаметра, которая окружала бы предмет и обменивалась с ним таким же количеством тепла, как и реальная среда.

        Это выражение можно заменить упрощенным уравнением того же типа, что и для обмена конвекцией:

        Р = чr (AR/AD) ФклР (tsk - Tr)

        в котором hr – коэффициент обмена излучением (Вт/°С·м2).

        выпаривание

        Каждая влажная поверхность имеет на себе слой воздуха, насыщенный водяным паром. Если сама атмосфера не насыщена, пар диффундирует из этого слоя в атмосферу. Затем слой имеет тенденцию регенерироваться за счет теплоты испарения (0.674 Вт-ч на грамм воды) на влажной поверхности, которая охлаждается. Если кожа полностью покрыта потом, испарение максимально (EМакс) и зависит только от условий окружающей среды согласно следующему выражению:

        EМакс = чe FПКЛ (Pск, с - Пa)

        где:

        he - коэффициент обмена испарением (Вт/м2кПа)

        Pск, с - давление насыщения водяного пара при температуре кожи (выраженное в кПа)

        Pa парциальное давление водяного пара в окружающей среде (выраженное в кПа)

        FПКЛ – коэффициент снижения обменов испарением за счет одежды.

        Теплоизоляция одежды

        При расчете теплового потока за счет конвекции, излучения и испарения действует поправочный коэффициент, учитывающий одежду. В случае с хлопчатобумажной одеждой два понижающих коэффициента FклС FклР может определяться:

        Fcl = 1/(1+(чc+hr)Icl)

        где:

        hc - коэффициент обмена конвекцией

        hr - коэффициент обмена излучением

        Icl - эффективная тепловая изоляция (м2/W) одежды.

        Что касается снижения теплопередачи за счет испарения, то поправочный коэффициент FПКЛ задается следующим выражением:

        FПКЛ = 1 / (1+2.22hc Icl)

        Утепление одежды Icl выражается в м2/W или в кло. Изоляция 1 кло соответствует 0.155 м2/W и обеспечивается, например, обычной городской одеждой (рубашкой, галстуком, брюками, пиджаком и т. д.).

        Стандарт ISO 9920 (1994) определяет теплоизоляцию, обеспечиваемую различными комбинациями одежды. В случае специальной защитной одежды, отражающей тепло или ограничивающей паропроницаемость в условиях теплового воздействия, или поглощающей и изолирующей в условиях холодового стресса, необходимо применять индивидуальные поправочные коэффициенты. Однако на сегодняшний день проблема остается малоизученной, а математические предсказания остаются весьма приблизительными.

        Оценка основных параметров рабочей ситуации

        Как видно выше, теплообмен посредством конвекции, излучения и испарения является функцией четырех климатических параметров — температуры воздуха ta в °C, влажность воздуха, выраженная его парциальным давлением пара Pa в кПа, средняя лучистая температура tr в °C, а скорость воздуха Va в м/с. Приборы и методы измерения этих физических параметров окружающей среды являются предметом стандарта ISO 7726 (1985), в котором описываются различные типы используемых датчиков, указывается их диапазон измерения и их точность, а также рекомендуются определенные процедуры измерения. В этом разделе обобщается часть данных этого стандарта с особой ссылкой на условия использования наиболее распространенных приборов и аппаратов.

        Температура воздуха

        Температура воздуха (ta) должны измеряться независимо от теплового излучения; точность измерения должна составлять ±0.2°С в диапазоне от 10 до 30°С и ±0.5°С вне этого диапазона.

        На рынке представлено множество типов термометров. Наиболее распространены ртутные термометры. Их преимуществом является точность при условии, что они были правильно откалиброваны изначально. Их основными недостатками являются длительное время отклика и отсутствие возможности автоматической записи. С другой стороны, электронные термометры обычно имеют очень короткое время отклика (от 5 с до 1 мин), но могут иметь проблемы с калибровкой.

        Независимо от типа термометра датчик должен быть защищен от излучения. Обычно это обеспечивается полым цилиндром из блестящего алюминия, окружающим датчик. Такую защиту обеспечивает психрометр, о котором будет сказано в следующем разделе.

        Парциальное давление водяного пара

        Влажность воздуха можно охарактеризовать четырьмя различными способами:

        1. температура точки росы: температура, до которой необходимо охладить воздух, чтобы он стал насыщенным влагой (td, °С)

        2. парциальное давление водяного пара: доля атмосферного давления за счет водяного пара (Pa, кПа)

        3. относительная влажность (RH),, что определяется выражением:

        RH = 100·Пa/PС, та

        где ПС, та давление насыщенного пара, связанное с температурой воздуха

        4. температура влажной лампы (tw), что является самой низкой температурой, достигаемой мокрым рукавом, защищенным от радиации и вентилируемым окружающим воздухом со скоростью более 2 м/с.

        Все эти величины связаны математически.

        Давление насыщенного водяного пара PС,т при любой температуре t дан кем-то:

        а парциальное давление водяного пара связано с температурой соотношением:

        Pa = PС, тв - (тa - Tw)/15

        в котором PС, тв - давление насыщенного пара при температуре смоченного термометра.

        Психрометрическая диаграмма (рис. 1) позволяет совместить все эти значения. Он включает в себя:

        Рисунок 1. Психрометрическая диаграмма.

        НЕА010F1

        • в y ось, шкала парциального давления водяного пара Pa, выраженное в кПа
        • в x ось, шкала температуры воздуха
        • кривые постоянной относительной влажности
        • наклонные прямые линии постоянной температуры смоченного термометра.
        • Наиболее часто используемые на практике параметры влажности:
        • относительная влажность, измеренная с помощью гигрометров или более специализированных электронных приборов
        • температура смоченного термометра, измеренная с помощью психрометра; отсюда выводится парциальное давление водяного пара, которое является параметром, наиболее часто используемым при анализе теплового баланса.

         

        Рекомендуемый диапазон измерений и точность составляют от 0.5 до 6 кПа и ±0.15 кПа. Для измерения температуры смоченного термометра диапазон простирается от 0 до 36ºC с точностью, идентичной точности измерения температуры воздуха. Что касается гигрометров для измерения относительной влажности, то диапазон простирается от 0 до 100% с точностью ±5%.

        Средняя лучистая температура

        Средняя лучистая температура (tr) был определен ранее; его можно определить тремя различными способами:

        1. по температуре, измеренной термометром с черной сферой

        2. от плоскостных радиационных температур, измеренных по трем перпендикулярным осям

        3. расчетным путем, интегрируя эффекты различных источников излучения.

        Здесь будет рассмотрена только первая техника.

        Термометр с черной сферой состоит из термозонда, чувствительный элемент которого расположен в центре полностью закрытой сферы, изготовленной из металла, хорошо проводящего тепло (медь), и окрашенного в черный матовый цвет, чтобы иметь коэффициент поглощения в инфракрасной зоне близко к 1.0. Сфера располагается на рабочем месте и подвергается обмену конвекцией и излучением. Температура земного шара (tg) затем зависит от средней лучистой температуры, температуры воздуха и скорости воздуха.

        Для стандартного черного шара диаметром 15 см среднюю температуру излучения можно рассчитать по температуре шара на основании следующего выражения:

        На практике необходимо подчеркнуть необходимость поддерживать коэффициент излучения земного шара близким к 1.0, тщательно перекрашивая его в матовый черный цвет.

        Основным ограничением этого типа глобуса является его большое время отклика (порядка 20-30 минут, в зависимости от типа используемого глобуса и условий окружающей среды). Измерение действительно только в том случае, если условия излучения постоянны в течение этого периода времени, что не всегда имеет место в промышленных условиях; тогда измерение будет неточным. Это время отклика применимо к шарам диаметром 15 см при использовании обычных ртутных термометров. Они короче, если используются датчики с меньшей теплоемкостью или если диаметр шара уменьшен. Следовательно, приведенное выше уравнение необходимо изменить, чтобы учесть эту разницу в диаметре.

        Индекс WBGT напрямую использует температуру черного земного шара. Тогда необходимо использовать глобус диаметром 15 см. С другой стороны, другие индексы используют среднюю лучистую температуру. Затем можно выбрать шар меньшего размера, чтобы сократить время отклика, при условии, что приведенное выше уравнение будет изменено с учетом этого. Стандарт ISO 7726 (1985 г.) допускает точность ±2ºC при измерении tr от 10 до 40ºC и ±5ºC за пределами этого диапазона.

        Скорость воздуха

        Скорость воздуха следует измерять независимо от направления потока воздуха. В противном случае измерение необходимо проводить по трем перпендикулярным осям (x, y z) и глобальная скорость, рассчитанная векторным суммированием:

        Диапазон измерений, рекомендуемый стандартом ISO 7726, простирается от 0.05 до 2 м/с. Требуемая точность составляет 5 %. Его следует измерять как среднее значение за 1 или 3 минуты.

        Есть две категории приборов для измерения скорости воздуха: анемометры с лопастями и термоанемометры.

        Крыльчатые анемометры

        Измерение осуществляется путем подсчета количества оборотов, сделанных лопастями за определенный промежуток времени. Таким образом, средняя скорость за этот период времени получается прерывистым образом. Эти анемометры имеют два основных недостатка:

        1. Они очень направленные и должны быть ориентированы строго по направлению воздушного потока. Когда это расплывчато или неизвестно, измерения необходимо проводить в трех направлениях под прямым углом.
        2. Диапазон измерения простирается примерно от 0.3 м/с до 10 м/с. Это ограничение низкими скоростями важно, когда, например, речь идет об анализе ситуации теплового комфорта, когда обычно рекомендуется, чтобы скорость не превышала 0.25 м/с. Хотя диапазон измерения может выходить за пределы 10 м/с, он вряд ли опускается ниже 0.3 и даже 0.5 м/с, что сильно ограничивает возможности использования в средах, близких к комфортным, где максимально допустимые скорости составляют 0.5 и даже 0.25 м/с. с.

        Термоанемометры

        Эти приборы фактически дополняют крыльчатые анемометры в том смысле, что их динамический диапазон простирается в основном от 0 до 1 м/с. Это приборы, дающие мгновенную оценку скорости в одной точке пространства: поэтому необходимо использовать средние значения во времени и пространстве. Эти приборы также часто имеют очень направленное действие, и приведенные выше замечания также применимы. Наконец, измерение является правильным только с того момента, когда температура прибора достигает температуры окружающей среды, подлежащей оценке.

         

        Назад

        Тепловой стресс возникает, когда окружающая среда человека (температура воздуха, температура излучения, влажность и скорость движения воздуха), одежда и деятельность взаимодействуют, вызывая тенденцию к повышению температуры тела. Затем система терморегуляции тела реагирует, чтобы увеличить потерю тепла. Эта реакция может быть мощной и эффективной, но она также может вызывать напряжение в теле, что приводит к дискомфорту и, в конечном итоге, к тепловому заболеванию и даже к смерти. Поэтому важно оценить жаркую среду, чтобы обеспечить здоровье и безопасность работников.

        Индексы теплового стресса предоставляют инструменты для оценки жаркой среды и прогнозирования вероятной тепловой нагрузки на организм. Предельные значения, основанные на индексах теплового стресса, укажут, когда эта деформация может стать неприемлемой.

        Механизмы теплового стресса в целом понятны, и методы работы в жарких условиях хорошо известны. К ним относятся знание предупредительных признаков теплового стресса, программы акклиматизации и замена воды. Однако жертв по-прежнему много, и эти уроки, похоже, придется выучить заново.

        В 1964 году Лейтхед и Линд описали обширное исследование и пришли к выводу, что тепловые расстройства возникают по одной или нескольким из следующих трех причин:

        1. наличие таких факторов, как обезвоживание или отсутствие акклиматизации
        2. отсутствие надлежащего понимания опасностей жары как со стороны надзорного органа, так и со стороны лиц, подвергающихся риску
        3. случайные или непредвиденные обстоятельства, приводящие к воздействию очень высокого теплового стресса.

         

        Они пришли к выводу, что многие смерти могут быть связаны с пренебрежением и невнимательностью, и что даже когда расстройства действительно возникают, многое можно сделать, если имеются все требования для правильного и быстрого восстановительного лечения.

        Индексы теплового стресса

        Индекс теплового стресса представляет собой единое число, которое объединяет влияние шести основных параметров в любой тепловой среде человека, так что его значение будет варьироваться в зависимости от тепловой нагрузки, которую испытывает человек, подвергающийся воздействию горячей среды. Значение индекса (измеренное или рассчитанное) может быть использовано при проектировании или в рабочей практике для установления безопасных пределов. Было проведено множество исследований по определению окончательного индекса теплового стресса, и ведутся дискуссии о том, какой из них лучше. Например, Goldman (1988) представляет 32 индекса теплового стресса, и, вероятно, во всем мире используется как минимум вдвое больше этого числа. Многие индексы не учитывают все шесть основных параметров, хотя все они должны учитываться при применении. Использование индексов будет зависеть от индивидуальных контекстов, отсюда и создание такого большого количества индексов. Некоторые индексы теоретически неадекватны, но могут быть оправданы для конкретных приложений на основе опыта в конкретной отрасли.

        Керслейк (1972) отмечает: «Возможно, самоочевидно, что способ, которым должны сочетаться факторы окружающей среды, должен зависеть от свойств субъекта, подвергающегося их воздействию, но ни один из используемых в настоящее время индексов теплового стресса формально не допускает этого. ». Недавний всплеск стандартизации (например, ISO 7933 (1989b) и ISO 7243 (1989a)) привел к необходимости принятия аналогичных индексов во всем мире. Однако необходимо будет приобрести опыт использования любого нового индекса.

        Большинство индексов теплового стресса прямо или косвенно учитывают, что основная нагрузка на организм связана с потоотделением. Например, чем больше потоотделения требуется для поддержания теплового баланса и внутренней температуры тела, тем больше нагрузка на организм. Чтобы индекс теплового стресса отражал тепловую среду человека и прогнозировал тепловую нагрузку, необходим механизм для оценки способности потеющего человека терять тепло в жаркой среде.

        Индекс, связанный с испарением пота в окружающую среду, полезен, когда люди поддерживают внутреннюю температуру тела в основном за счет потоотделения. Обычно говорят, что эти условия находятся в предписывающая зона (ВОЗ, 1969 г.). Следовательно, глубокая температура тела остается относительно постоянной, в то время как частота сердечных сокращений и скорость потоотделения увеличиваются при тепловом стрессе. На верхней границе прескриптивной зоны (УЛПЗ) терморегуляция недостаточна для поддержания теплового баланса, и температура тела повышается. Это называется экологически чистая зона (ВОЗ, 1969 г.). В этой зоне накопление тепла связано с повышением внутренней температуры тела и может использоваться в качестве показателя для определения допустимого времени воздействия (например, на основе прогнозируемого предела безопасности для «внутренней» температуры 38 °C; см. рис. 1).

        Рис. 1. Расчетное распределение воды во внеклеточном компартменте (ECW) и внутриклеточном компартменте (ICW) до и после 2-часовой дегидратации при физической нагрузке при комнатной температуре 30°C.

        НЕА080F1

        Индексы теплового стресса удобно классифицировать как рациональный, эмпирический or направлять. Рациональные индексы основаны на расчетах с использованием уравнения теплового баланса; эмпирические индексы основаны на установлении уравнений физиологических реакций людей (например, потери пота); а прямые индексы основаны на измерении (обычно температуры) приборами, используемыми для имитации реакции человеческого тела. Наиболее важные и широко используемые индексы теплового стресса описаны ниже.

        Рациональные индексы

        Индекс теплового стресса (HSI)

        Индекс теплового стресса – это отношение испарения, необходимого для поддержания теплового баланса (EREQ) к максимальному испарению, которого можно было бы достичь в окружающей среде (EМакс), выраженное в процентах (Белдинг и Хэтч, 1955). Уравнения представлены в таблице 1.

         


        Таблица 1. Уравнения, используемые для расчета индекса теплового стресса (HSI) и допустимого времени воздействия (AET)

         

         

         

         

        облеченная

        раздетый

        (1) Потери излучения (R)

         

        для

        4.4

        7.3

        (2) Конвекционные потери (C)

         

        для

        4.6

        7.6

         

        (3) Максимальные потери на испарение ()

         

        (верхний предел 390 )

         

        для

        7.0

        11.7

         

        (4) Требуемые потери на испарение ()

         

         

         

         

        (5) Индекс теплового стресса (HSI)

         

         

         

         

        (6) Допустимое время воздействия (AET)

         

         

         

        где: M = метаболическая мощность; = температура воздуха; = температура излучения; = парциальное давление пара;  v = скорость воздуха 


                                 

         

        Команда HSI в качестве индекса, таким образом, связан с напряжением, главным образом с точки зрения потоотделения тела, для значений от 0 до 100. HSI = 100, требуемое испарение является максимальным, которого можно достичь, и, таким образом, представляет собой верхний предел нормативной зоны. За HSI>100, имеет место запасание тепла телом, и допустимое время воздействия рассчитывается исходя из повышения внутренней температуры на 1.8 ºC (накопление тепла 264 кДж). За HSI0 наблюдается легкое переохлаждение — например, когда рабочие восстанавливаются после теплового перенапряжения (см. табл. 2).

        Таблица 2. Интерпретация значений индекса теплового стресса (HSI)

        HSI

        Эффект восьмичасовой выдержки

        -20

        Легкая холодовая деформация (например, восстановление после теплового воздействия).

        0

        Отсутствие термической деформации

        10-30

        Легкая и умеренная тепловая нагрузка. Незначительное влияние на физическую работу, но возможное влияние на квалифицированную работу

        40-60

        Сильное тепловое перенапряжение, представляющее угрозу для здоровья, за исключением случаев, когда человек находится в хорошей физической форме. Требуется акклиматизация

        70-90

        Очень сильная тепловая нагрузка. Персонал должен быть отобран путем медицинского осмотра. Обеспечить достаточное потребление воды и соли

        100

        Максимальная нагрузка, которую ежедневно переносят акклиматизированные молодые мужчины

        Более 100

        Время воздействия ограничено повышением глубокой температуры тела

        Верхний предел 390 Вт/м2 назначен на EМакс (скорость потоотделения 1 л/ч, принятая за максимальную скорость потоотделения, поддерживаемая в течение 8 ч). Делаются простые предположения о влиянии одежды (рубашки с длинными рукавами и брюк), и предполагается, что температура кожи постоянна и составляет 35ºC.

        Индекс термического напряжения (ITS)

        Дживони (Givoni, 1963, 1976) представил индекс теплового стресса, который представлял собой улучшенную версию индекса теплового стресса. Важным улучшением является признание того, что не весь пот испаряется. (См. «I. Индекс теплового напряжения» в Практический пример: тепловые индексы.)

        Требуемая скорость потоотделения

        Дальнейшим теоретическим и практическим развитием HSI и ITS стала необходимая скорость потоотделения (SWREQ) индекс (Фогт и др., 1981). Этот индекс рассчитывал потоотделение, необходимое для теплового баланса, из улучшенного уравнения теплового баланса, но, что наиболее важно, также обеспечивал практический метод интерпретации расчетов путем сравнения того, что требуется, с тем, что физиологически возможно и приемлемо для человека.

        Обширные обсуждения, лабораторные и промышленные оценки (CEC 1988) этого индекса привели к тому, что он был принят в качестве международного стандарта ISO 7933 (1989b). Различия между наблюдаемой и прогнозируемой реакцией рабочих привели к включению предостерегающих примечаний относительно методов оценки обезвоживания и теплопередачи при испарении через одежду в ее принятие в качестве предлагаемого европейского стандарта (prEN-12515). (См. «II. Требуемая скорость потоотделения» в Практический пример: тепловые индексы.)

        Интерпретация ПОREQ

        Эталонные значения — с точки зрения того, что приемлемо или чего люди могут достичь, — используются для практической интерпретации расчетных значений (см. таблицу 3).

        Таблица 3. Справочные значения для критериев термического напряжения и деформации (ISO 7933, 1989b)

        Критерии

        Неакклиматизированные предметы

        Акклиматизированные субъекты

         

        Предупреждение

        Опасно

        Предупреждение

        Опасно

        Максимальное увлажнение кожи

        wМакс

        0.85

        0.85

        1.0

        1.0

        Максимальная скорость потоотделения

        Отдых (M 65 Wm-2 )

        SWМакс Wm-2 gh-1

        100

        150

        200

        300

         

        260

        390

        520

        780

        Работа (M≥65 Wm-2 )

        SWМакс Wm-2 gh-1

        200

        250

        300

        400

         

        520

        650

        780

        1,040

        Максимальное накопление тепла

        QМакс

        Ух-2

        50

        60

        50

        60

        Максимальная потеря воды

        DМакс

        Ух-2 g

        1,000

        1,250

        1,500

        2,000

         

        2,600

        3,250

        3,900

        5,200

         

        Во-первых, прогноз влажности кожи (Wp), скорость испарения (Ep) и потоотделение (SWp) сделаны. По существу, если то, что рассчитано в соответствии с требованиями, может быть достигнуто, то это прогнозируемые значения (например, SWp = ЮЗREQ). Если они не могут быть достигнуты, можно взять максимальные значения (например, SWp=ЮЗМакс). Более подробная информация представлена ​​в блок-схеме принятия решений (см. рис. 2).

        Рисунок 2. Блок-схема принятия решений для  (требуемая скорость потоотделения).

        НЕА080F2

        Если требуемая скорость потоотделения может быть достигнута человеком и это не вызовет неприемлемой потери воды, то нет предела из-за воздействия тепла в течение 8-часовой смены. Если нет, воздействия, ограниченные по продолжительности (ДЛЕ) рассчитываются из следующего:

        После появления Ep = EREQ SWp = DМакс/8, тогда ДЛЕ = 480 минут и SWREQ может использоваться как показатель теплового стресса. Если вышеперечисленное не устраивает, то:

        ДЛЭ1 = 60QМакс/( EREQEp)

        ДЛЭ2 = 60DМакс/SWp

        ДЛЭ меньше из ДЛЭ1 и ДЛЭ2. Более подробные сведения приведены в ISO 7933 (1989b).

        Другие рациональные показатели

        Команда SWREQ индекс и ISO 7933 (1989 г.) представляют собой наиболее совершенный рациональный метод, основанный на уравнении теплового баланса, и они являются крупными достижениями. С этим подходом можно сделать больше разработок; однако альтернативным подходом является использование тепловой модели. По сути, Новая эффективная температура (ET*) и Стандартная эффективная температура (SET) представляют собой показатели, основанные на двухузловой модели терморегуляции человека (Nishi and Gagge, 1977). Дживони и Голдман (1972, 1973) также предложили модели эмпирического прогнозирования для оценки теплового стресса.

        Эмпирические показатели

        Эффективная температура и скорректированная эффективная температура

        Индекс эффективной температуры (Хоутон и Яглоу, 1923 г.) был первоначально создан для определения относительного влияния температуры и влажности воздуха на комфорт. Трое испытуемых определяли, какая из двух климатических камер теплее, проходя между ними. По различным сочетаниям температуры и влажности воздуха (а позже и других параметров) были определены линии равной комфортности. Были сделаны немедленные оттиски, поэтому временная реакция была записана. Это привело к переоценке влияния влажности при низких температурах и недооценке его при высоких температурах (по сравнению со стационарными откликами). Хотя изначально это был индекс комфорта, использование температуры черного шара вместо температуры сухого термометра в номограммах ET позволило получить скорректированную эффективную температуру (CET) (Бедфорд, 1940). Исследование, проведенное Макферсоном (1960), показало, что СЕТ предсказывает физиологические эффекты повышения средней радиационной температуры. ET и CET в настоящее время редко используются в качестве индексов комфорта, но использовались в качестве индексов теплового стресса. Бедфорд (1940) предложил CET в качестве показателя тепла с верхним пределом 34ºC для «разумной эффективности» и 38.6ºC для переносимости. Однако дальнейшее исследование показало, что ET имеет серьезные недостатки для использования в качестве индекса теплового стресса, что привело к индексу прогнозируемой четырехчасовой скорости потоотделения (P4SR).

        Прогнозируемый уровень потоотделения за четыре часа

        Индекс прогнозируемой четырехчасовой нормы потоотделения (P4SR) был установлен в Лондоне McArdle et al. (1947) и оценены в Сингапуре за 7 лет работы, обобщенной Макферсоном (1960). Это количество пота, выделяемого здоровыми, акклиматизированными молодыми людьми, подвергавшимися воздействию окружающей среды в течение 4 часов при заряжании орудий боеприпасами во время морского боя. Единственное число (значение индекса), которое обобщает влияние шести основных параметров, представляет собой количество пота в конкретной популяции, но его следует использовать как значение индекса, а не как показатель количества пота в отдельной группе людей. интерес.

        Было признано, что за пределами предписывающей зоны (например, P4SR>5 л) уровень потоотделения не был хорошим показателем напряжения. Номограммы P4SR (рис. 3) были скорректированы, чтобы учесть это. P4SR оказался полезным в тех условиях, для которых он был получен; однако влияние одежды чрезмерно упрощено, и это наиболее полезно в качестве индекса накопления тепла. Макардл и др. (1947) предложили P4SR 4.5 л в качестве предела, при котором не происходит инвалидизации здоровых, акклиматизированных молодых людей.

        Рисунок 3. Номограмма для прогноза «прогнозируемой 4-часовой скорости потоотделения» (P4SR).

        НЕА080F3

        Прогноз сердечного ритма как индекс

        Fuller и Brouha (1966) предложили простой индекс, основанный на предсказании частоты сердечных сокращений (ЧСС) в ударах в минуту. Зависимость, изначально сформулированная со скоростью метаболизма в БТЕ/ч и парциальным давлением паров в мм рт.ст., обеспечивала простой прогноз частоты сердечных сокращений по (T + p), следовательно T + p индекса.

        Дживони и Голдман (1973) также приводят уравнения для изменения частоты сердечных сокращений во времени, а также поправки на степень акклиматизации испытуемых, которые приведены в Тематическое исследование "Индексы тепла" под «IV. Частота сердцебиения".

        Способ работы и восстановления ЧСС описан NIOSH (1986) (из Brouha 1960 и Fuller and Smith 1980, 1981). Температура тела и частота пульса измеряются во время восстановления после рабочего цикла или в определенное время в течение рабочего дня. В конце рабочего цикла рабочий садится на табурет, измеряется оральная температура и регистрируются следующие три частоты пульса:

        P1— частота пульса подсчитывается от 30 секунд до 1 минуты

        P2— частота пульса подсчитывается от 1.5 до 2 мин.

        P3— частота пульса подсчитывается от 2.5 до 3 мин.

        Окончательным критерием с точки зрения теплового напряжения является температура полости рта 37.5 ºC.

        If P3≤90 ударов в минуту и P3P1 = 10 ударов в минуту, это указывает на высокий уровень работы, но небольшое повышение температуры тела. Если P3>90 ударов в минуту и P3P110 ударов в минуту, стресс (тепло + работа) слишком высок, и необходимы действия по изменению дизайна работы.

        Фогт и др. (1981) и ISO 9886 (1992) предлагают модель (таблица 4), использующую частоту сердечных сокращений для оценки температурных условий:

        Таблица 4. Модель, использующая частоту сердечных сокращений для оценки теплового стресса

        Общая частота сердечных сокращений

        Уровень активности

        HR0

        Отдых (термическая нейтральность)

        HR0 + ЧАСM

        Работа

        HR0 + ЧАСS

        Статическая нагрузка

        HR0 + ЧАСt

        Термическая деформация

        HR0 + ЧАСN

        Эмоция (психологическая)

        HR0 + ЧАСe

        остаточный

        На основании Vogt et al. (1981) и ИСО 9886 (1992).

        Компонент термической деформации (возможный индекс теплового напряжения) можно рассчитать по формуле:

        HRt = HRrHR0

        в котором HRr частота сердечных сокращений после выздоровления и HR0 это частота сердечных сокращений в состоянии покоя в термически нейтральной среде.

        Индексы прямого теплового стресса

        Индекс температуры влажного шарика земного шара

        Индекс температуры по влажному термометру (WBGT) на сегодняшний день является наиболее широко используемым во всем мире. Он был разработан ВМС США при расследовании тепловых потерь во время тренировок (Яглоу и Минард, 1957) как приближение к более громоздкому методу скорректированной эффективной температуры (CET), модифицированному для учета способности поглощения солнечного света зеленой военной одеждой.

        Предельные значения WBGT использовались для указания того, когда новобранцы могут тренироваться. Было обнаружено, что потери тепла и время, потерянное из-за прекращения тренировок в жару, были уменьшены за счет использования индекса WBGT вместо одной только температуры воздуха. Индекс WBGT был принят NIOSH (1972 г.), ACGIH (1990 г.) и ISO 7243 (1989a) и предлагается до сих пор. ISO 7243 (1989a), основанный на показателе WBGT, предлагает метод, который легко использовать в жарких условиях для обеспечения «быстрой» диагностики. Спецификация измерительных приборов приведена в стандарте, как и предельные значения WBGT для акклиматизированных или неакклиматизированных лиц (см. таблицу 5). Например, для отдыхающего акклиматизированного человека в 0.6 clo предельное значение составляет 33ºC WBGT. Пределы, указанные в ISO 7243 (1989a) и NIOSH 1972, почти идентичны. Расчет индекса WBGT приведен в разделе V сопроводительного документа. Тематическое исследование: тепловые индексы.

        Таблица 5. Эталонные значения WBGT из ISO 7243 (1989a)

        Скорость метаболизма M (Wm-2 )

        Эталонное значение WBGT

         

        Человек акклиматизировался
        тепло (°С)

        Человек не акклиматизировался
        тепло (°С)

        0. В покое M≤65

        33

         

        32

         

        1. 65M≤130

        30

         

        29

         

        2. 130M≤200

        28

         

        26

         
         

        Нет ощутимого движения воздуха

        Разумное движение воздуха

        Нет ощутимого движения воздуха

        Разумное движение воздуха

        3. 200М260

        25

        26

        22

        23

        4. М>260

        23

        25

        18

        20

        Примечание: Приведенные значения были установлены с учетом максимальной ректальной температуры 38°C для соответствующих лиц.

        Простота индекса и его использование влиятельными органами привели к его широкому распространению. Как и все прямые индексы, он имеет ограничения при использовании для имитации реакции человека, и его следует использовать с осторожностью в практических приложениях. Можно купить портативные приборы, определяющие индекс WBGT (например, Olesen 1985).

        Предел физиологического теплового воздействия (PHEL)

        Dasler (1974, 1977) приводит предельные значения WBGT, основанные на предсказании превышения любых двух физиологических пределов (на основании экспериментальных данных) недопустимого напряжения. Пределы устанавливаются:

        ФЕЛ=(17.25 × 108-12.97M× 106+18.61M2 × 103) ×ВБГТ-5.36

        Таким образом, в этом индексе используется прямой индекс WBGT в экологически ориентированной зоне (см. рис. 4), где может происходить аккумулирование тепла.

        Индекс температуры влажного земного шара (WGT)

        Температуру влажного черного шара подходящего размера можно использовать как показатель теплового стресса. Принцип заключается в том, что на него влияет как сухой, так и испарительный теплообмен, как и потеющий человек, и затем температуру можно использовать с опытом в качестве индекса теплового стресса. Олесен (1985) описывает WGT как температуру черного шара диаметром 2.5 дюйма (63.5 мм), покрытого влажной черной тканью. Температуру считывают, когда равновесие достигается примерно через 10-15 минут воздействия. NIOSH (1986) описывает Botsball (Botsford 1971) как самый простой и легко читаемый инструмент. Это 3-дюймовая (76.2 мм) медная сфера, покрытая черной тканью, сохраняющая 100% влажность из резервуара с самоподпитывающейся водой. Чувствительный элемент термометра расположен в центре сферы, а температура считывается на циферблате (с цветовой кодировкой).

        Простое уравнение, связывающее WGT с WBGT:

         

        ВБГТ = WGT + 2 ºС

        для условий умеренного лучистого тепла и влажности (NIOSH 1986), но, конечно, это соотношение не может сохраняться в широком диапазоне условий.

        Оксфордский индекс

        Линд (1957) предложил простой, прямой индекс, используемый для теплового воздействия, ограниченного хранением, и основанный на взвешенном суммировании температуры влажного термометра при аспирации (Twb) и температура сухого термометра (Tdb):

        WD = 0.85 Twb + 0.15 Tdb

        Допустимое время воздействия для горноспасательных бригад было основано на этом показателе. Он широко применим, но не подходит там, где имеется значительное тепловое излучение.

        Методы работы в жаркой среде

        NIOSH (1986) дает исчерпывающее описание методов работы в жарких условиях, включая профилактическую медицинскую практику. Предложение по медицинскому наблюдению за лицами, подвергающимися воздействию горячей или холодной окружающей среды, содержится в ISO CD 12894 (1993). Всегда следует помнить, что это основное право человека, которое было подтверждено в 1985 г. Хельсинкская декларация, что, когда это возможно, люди могут выйти из любой экстремальной среды без необходимости объяснения. Там, где воздействие действительно имеет место, определенные методы работы значительно повысят безопасность.

        Разумный принцип экологической эргономики и промышленной гигиены состоит в том, что, по возможности, экологический стресс должен быть уменьшен в источнике. NIOSH (1986) делит методы контроля на пять типов. Они представлены в таблице 6.

        Таблица 6. Методы работы в жарких условиях

        А. Технические средства контроля

        Пример

        1. Уменьшите источник тепла

        Отойдите от рабочих или снизьте температуру. Не всегда осуществимо.

        2. Конвективный контроль тепла

        Измените температуру воздуха и движение воздуха. Могут быть полезны точечные охладители.

        3. Контроль лучистого тепла

        Снизьте температуру поверхности или установите отражающий экран между источником излучения и рабочими. Изменение коэффициента излучения поверхности. Используйте двери, которые открываются только тогда, когда требуется доступ.

        4. Испарительный контроль тепла

        Увеличьте движение воздуха, уменьшите давление водяного пара. Используйте вентиляторы или кондиционер. Намочите одежду и обдуйте человека воздухом.

        B. Работа и гигиена
        и административный контроль

        Пример

        1. Ограничение времени воздействия и/или
        температура

        Выполняйте работу в более прохладное время дня и года. Обеспечьте прохладные места для отдыха и восстановления. Дополнительный персонал, свобода работника прерывать работу, увеличивать потребление воды.

        2. Уменьшить метаболическую тепловую нагрузку

        Механизация. Работа по редизайну. Сократите время работы. Увеличение рабочей силы.

        3. Увеличьте время толерантности

        Программа адаптации к теплу. Поддерживайте физическую форму работников. Убедитесь, что потеря воды восполнена, и при необходимости поддерживайте электролитный баланс.

        4. Обучение по охране труда и технике безопасности

        Инспекторы обучены распознавать признаки теплового заболевания и оказывать первую помощь. Базовый инструктаж для всего персонала по личным мерам предосторожности, использованию защитного оборудования и воздействию непрофессиональных факторов (например, алкоголя). Использование системы «напарников». Должны быть разработаны планы лечения на случай непредвиденных обстоятельств.

        5. Скрининг на непереносимость жары

        История предыдущей тепловой болезни. Физически непригоден.

        C. Программа оповещения о наступлении сильной жары

        Пример

        1. Весной объявить жару
        комитет (промышленный врач
        или медсестра, промышленный гигиенист,
        инженер по технике безопасности, эксплуатация
        инженер, топ-менеджер)

        Организуйте курс обучения. Памятки надзорным органам для проверки питьевых фонтанчиков и т. д. Проверка помещений, практики, готовности и т. д.

        2. Объявить жару в прогнозируемом
        заклинание на жаркую погоду

        Отложите несрочные дела. Увеличьте количество рабочих, увеличьте количество отдыхающих. Напомните рабочим пить. Улучшить методы работы.

        D. Вспомогательное охлаждение тела и защитная одежда

        Используйте, если невозможно изменить работника, работу или окружающую среду, а тепловая нагрузка все еще выходит за рамки допустимого. Люди должны быть полностью акклиматизированы к теплу и хорошо обучены использованию и практике ношения защитной одежды. Примерами являются одежда с водяным охлаждением, одежда с воздушным охлаждением, жилеты со льдом и влажная верхняя одежда.

        E. Снижение производительности

        Следует помнить, что ношение защитной одежды, обеспечивающей защиту от отравляющих веществ, увеличивает тепловой стресс. Вся одежда будет мешать деятельности и может снижать производительность (например, снижая способность воспринимать сенсорную информацию, что, например, приведет к ухудшению слуха и зрения).

        Источник: НИОТШ, 1986 г.

        Было проведено большое количество военных исследований так называемой одежды для защиты от ядерного, биологического и химического оружия. В жарких условиях невозможно снять одежду, и здесь очень важны методы работы. Аналогичная проблема возникает у работников атомных электростанций. Методы быстрого охлаждения рабочих, чтобы они могли снова работать, включают протирание внешней поверхности одежды водой и обдувание ее сухим воздухом. Другие методы включают активные охлаждающие устройства и методы охлаждения локальных участков тела. Перенос технологии военной одежды в промышленные условия является новым нововведением, но многое известно, и соответствующие методы работы могут значительно снизить риск.

         

        Таблица 7. Уравнения, использованные при расчете индекса и методе оценки по ISO 7933 (1989b)

        для естественной конвекции

        or  , для приближения или когда значения выходят за пределы, для которых было получено уравнение.

        ____________________________________________________________________________________

        Таблица 8. Описание терминов, используемых в ISO 7933 (1989b)

        Символ

        Срок

        Единицы

        часть поверхности кожи, участвующая в теплообмене излучением

        ND

        C

        теплообмен на коже за счет конвекции  

        Wm-2

        Потеря тепла при дыхании за счет конвекции

        Wm-2

        E

        тепловой поток за счет испарения на поверхности кожи

        Wm-2

        максимальная скорость испарения, которая может быть достигнута при полностью влажной коже

        Wm-2

        необходимое испарение для теплового равновесия

        Wm-2

        потеря тепла при дыхании за счет испарения

        Wm-2

        коэффициент излучения кожи (0.97)

        ND

        Понижающий коэффициент для физического теплообмена из-за одежды

        ND

        понижающий коэффициент для скрытого теплообмена

        ND

        отношение площади тела человека в одежде к площади поверхности тела без одежды

        ND

        коэффициент конвективной теплоотдачи

        коэффициент теплопередачи испарения

        коэффициент лучистой теплопередачи

        базовая сухая теплоизоляция одежды

        K

        теплообмен на коже за счет проводимости

        Wm-2

        M

        метаболическая мощность

        Wm-2

        парциальное давление пара

        кПа

        давление насыщенного пара при температуре кожи

        кПа

        R

        теплообмен на коже излучением

        Wm-2

        суммарное сопротивление испарению пограничного слоя воздуха и одежды

        эффективность испарения при требуемой скорости потоотделения

        ND

        необходимая скорость потоотделения для теплового равновесия

        Wm-2

        постоянная Стефана-Больцмана, 

        температура воздуха

        средняя лучистая температура

        средняя температура кожи

        скорость воздуха для неподвижного объекта

        относительная скорость воздуха

        W

        механическая сила

        Wm-2

        влажность кожи

        ND

        требуется увлажнение кожи

        ND

        ND = безразмерный.

        Методы работы в жаркой среде

        NIOSH (1986) дает исчерпывающее описание методов работы в жарких условиях, включая профилактическую медицинскую практику. Предложение по медицинскому наблюдению за лицами, подвергающимися воздействию горячей или холодной окружающей среды, содержится в ISO CD 12894 (1993). Всегда следует помнить, что это основное право человека, которое было подтверждено в 1985 г.Хельсинкская декларация, что, когда это возможно, люди могут выйти из любой экстремальной среды без необходимости объяснения. Там, где воздействие действительно имеет место, определенные методы работы значительно повысят безопасность.

        Разумный принцип экологической эргономики и промышленной гигиены состоит в том, что, по возможности, экологический стресс должен быть уменьшен в источнике. NIOSH (1986) делит методы контроля на пять типов. Они представлены в таблице 7. Было проведено большое количество военных исследований так называемой защитной одежды NBC (ядерного, биологического, химического оружия). В жарких условиях невозможно снять одежду, и здесь очень важны методы работы. Аналогичная проблема возникает у работников атомных электростанций. Методы быстрого охлаждения рабочих, чтобы они могли снова работать, включают протирание внешней поверхности одежды водой и обдувание ее сухим воздухом. Другие методы включают активные охлаждающие устройства и методы охлаждения локальных участков тела. Перенос технологии военной одежды в промышленные условия является новым нововведением, но многое известно, и соответствующие методы работы могут значительно снизить риск.

        Оценка горячей среды с использованием стандартов ISO

        Следующий гипотетический пример демонстрирует, как можно использовать стандарты ISO при оценке жарких сред (Parsons 1993):

        Рабочие на сталелитейном заводе выполняют работу в четыре этапа. Они надевают одежду и выполняют легкую работу в течение 1 часа в жарком лучистом помещении. Они отдыхают в течение 1 часа, затем выполняют ту же легкую работу в течение часа, защищаясь от лучистого тепла. Затем они выполняют работу, связанную с умеренным уровнем физической активности, в жаркой лучистой среде в течение 30 минут.

        ISO 7243 предоставляет простой метод мониторинга окружающей среды с использованием индекса WBGT. Если рассчитанные уровни WBGT меньше контрольных значений WBGT, указанных в стандарте, то никаких дальнейших действий не требуется. Если уровни превышают контрольные значения (таблица 6), то необходимо снизить нагрузку на рабочих. Это может быть достигнуто с помощью технических средств контроля и методов работы. Дополнительным или альтернативным действием является проведение аналитической оценки в соответствии с ISO 7933.

        Значения WBGT для работы представлены в таблице 9 и были измерены в соответствии со спецификациями, приведенными в ISO 7243 и ISO 7726. Окружающие и личные факторы, относящиеся к четырем этапам работы, представлены в таблице 10.

        Таблица 9. Значения WBGT (°C) для четырех рабочих фаз

        Рабочая фаза (минуты)

        ВБГТ = ВБГТАНК + 2 ВБГТабд + ВБГТhd

        ссылка WBGT

        0-60

        25

        30

        60-90

        23

        33

        90-150

        23

        30

        150-180

        30

        28

         

        Таблица 10. Основные данные для аналитической оценки с использованием ISO 7933

        Рабочая фаза (минуты)

        ta (° C)

        tr (° C)

        Pa (КП)

        v

        (РС-1 )

        CLO

        (кло)

        Действие (Act):

        (Вт·м-2 )

        0-60

        30

        50

        3

        0.15

        0.6

        100

        60-90

        30

        30

        3

        0.05

        0.6

        58

        90-150

        30

        30

        3

        0.20

        0.6

        100

        150-180

        30

        60

        3

        0.30

        1.0

        150

         

        Видно, что для части работы значения WBGT превышают эталонные значения. Делается вывод о необходимости более детального анализа.

        Метод аналитической оценки, представленный в ISO 7933, был выполнен с использованием данных, представленных в таблице 10, и компьютерной программы, указанной в приложении к стандарту. Результаты для акклиматизированных рабочих по уровню тревоги представлены в таблице 11.

        Таблица 11. Аналитическая оценка с использованием ISO 7933

        Рабочий этап
        (минуты)

        Прогнозируемые значения

        Длительность
        ограниченный
        экспозиция
        (минуты)

        Причина для
        предел

         

        tsk (° C)

        Вт (Северная Дакота)

        SW (гх-1 )

         

        0-60

        35.5

        0.93

        553

        423

        Потеря воды

        60-90

        34.6

        0.30

        83

        480

        Нет предела

        90-150

        34.6

        0.57

        213

        480

        Нет предела

        150-180

        35.7

        1.00

        566

        45

        Температура тела

        В общем

        -

        0.82

        382

        480

        Нет предела

         

        Таким образом, общая оценка предсказывает, что неакклиматизированные рабочие, пригодные для работы, могут выполнять 8-часовую смену, не подвергаясь неприемлемому (тепловому) физиологическому напряжению. Если требуется большая точность или необходимо оценить отдельных рабочих, то ISO 8996 и ISO 9920 предоставят подробную информацию о метаболическом производстве тепла и изоляции одежды. ISO 9886 описывает методы измерения физиологической нагрузки на рабочих и может использоваться для проектирования и оценки условий труда для конкретных рабочих. В этом примере интерес представляют средняя температура кожи, внутренняя температура тела, частота сердечных сокращений и потеря массы тела. ISO CD 12894 содержит руководство по медицинскому наблюдению за расследованием.

         

        Назад

        Четверг, Март 17 2011 00: 35

        Теплообмен через одежду

        Чтобы выжить и работать в более холодных или более жарких условиях, необходимо обеспечить теплый климат на поверхности кожи с помощью одежды, а также искусственного обогрева или охлаждения. Понимание механизмов теплообмена через одежду необходимо для создания наиболее эффективных комплектов одежды для работы при экстремальных температурах.

        Механизмы теплопередачи в одежде

        Характер утепления одежды

        Теплопередача через одежду или, наоборот, теплоизоляция одежды во многом зависит от воздуха, который задерживается в одежде и на ней. Одежда состоит, в первом приближении, из любого материала, обеспечивающего сцепление с воздухом. Это утверждение является приблизительным, поскольку некоторые свойства материалов все еще актуальны. Они относятся к механической конструкции тканей (например, сопротивление ветру и способность волокон поддерживать толстые ткани), а также к внутренним свойствам волокон (например, поглощение и отражение теплового излучения, поглощение водяного пара, впитывание пота). ). Для не слишком экстремальных условий окружающей среды достоинства различных типов волокон часто переоцениваются.

        Воздушные слои и движение воздуха

        Представление о том, что именно воздух, и в частности неподвижный воздух, обеспечивает изоляцию, предполагает, что толстые воздушные слои полезны для изоляции. Это верно, но толщина слоев воздуха физически ограничена. Воздушные слои образуются за счет прилипания молекул газа к какой-либо поверхности, прилипания второго слоя молекул к первому и т. д. Однако силы связи между последующими слоями становятся все меньше и меньше, в результате чего внешние молекулы перемещаются даже при незначительном внешнем движении воздуха. В спокойном воздухе воздушные слои могут иметь толщину до 12 мм, но при интенсивном движении воздуха, как в грозу, толщина уменьшается до менее 1 мм. Как правило, между толщиной и движением воздуха существует корень квадратного корня (см. «Формулы и определения»). Точная функция зависит от размера и формы поверхности.

        Теплопроводность неподвижного и движущегося воздуха

        Неподвижный воздух действует как изолирующий слой с постоянной проводимостью, независимо от формы материала. Нарушение воздушных слоев приводит к потере эффективной толщины; сюда относятся возмущения не только от ветра, но и от движений носителя одежды — перемещения тела (составляющей ветра) и движений частей тела. Естественная конвекция усиливает этот эффект. График, показывающий влияние скорости воздуха на изоляционную способность слоя воздуха, см. на рис. 1.

        Рис. 1. Влияние скорости воздуха на изоляционную способность воздушной прослойки.

        НЕА020F1

        Теплопередача излучением

        Излучение является еще одним важным механизмом передачи тепла. Каждая поверхность излучает тепло и поглощает тепло, излучаемое другими поверхностями. Лучистый тепловой поток приблизительно пропорционален разности температур между двумя обменивающимися поверхностями. Слой одежды между поверхностями будет мешать радиационному теплообмену, перехватывая поток энергии; одежда достигнет температуры, которая примерно равна средней температуре двух поверхностей, сократив разницу температур между ними в два раза, и, следовательно, лучистый поток уменьшится в два раза. По мере увеличения количества перехватывающих слоев скорость теплообмена снижается.

        Таким образом, несколько слоев эффективно уменьшают лучистую теплопередачу. В ватинах и волокнистых нетканых материалах излучение поглощается распределенными волокнами, а не слоем ткани. Плотность волокнистого материала (точнее, общая поверхность волокнистого материала на объем ткани) является критическим параметром для переноса излучения внутри таких волокнистых нетканых материалов. Тонкие волокна обеспечивают большую поверхность для данного веса, чем грубые волокна.

        Тканевая изоляция

        В результате проводимости закрытого воздуха и переноса излучения проводимость ткани фактически является постоянной величиной для тканей различной толщины и переплетов. Таким образом, теплоизоляция пропорциональна толщине.

        Паростойкость воздуха и тканей

        Воздушные слои также создают сопротивление диффузии испаряющегося пота с влажной кожи в окружающую среду. Это сопротивление примерно пропорционально толщине комплекта одежды. Для тканей паропроницаемость зависит от окружающего воздуха и плотности конструкции. В настоящих тканях высокая плотность и большая толщина никогда не сочетаются. Благодаря этому ограничению можно оценить воздушный эквивалент тканей, не содержащих пленок или покрытий (см. рис. 8). Ткани с покрытием или ткани, ламинированные пленкой, могут иметь непредсказуемую паропроницаемость, которую следует определять путем измерения.

        Рисунок 2. Зависимость между толщиной и паропроницаемостью (deq) для тканей без покрытий.

        НЕА020F2

        От ткани и воздушных слоев к одежде

        Несколько слоев ткани

        Некоторые важные выводы из механизмов теплопередачи заключаются в том, что хорошо изолирующая одежда обязательно толстая, что высокая теплоизоляция может быть достигнута за счет комплектов одежды с несколькими тонкими слоями, что свободная посадка обеспечивает большую теплоизоляцию, чем плотная посадка, и что теплоизоляция имеет нижний предел. , задается воздушной прослойкой, которая прилипает к коже.

        В одежде для холодной погоды часто трудно получить толщину, используя только тонкие ткани. Решение состоит в том, чтобы создать толстые ткани, прикрепив две тонкие ткани оболочки к ватину. Цель ватина состоит в том, чтобы создать воздушную прослойку и удерживать воздух внутри как можно более неподвижным. У толстых тканей есть и недостаток: чем больше слоев соединено, тем жестче становится одежда, тем самым ограничивая движения.

        Разнообразие одежды

        Утепление ансамбля одежды во многом зависит от конструкции одежды. Конструктивные параметры, влияющие на изоляцию, включают количество слоев, отверстия, посадку, распределение изоляции по телу и открытой коже. Некоторые свойства материалов, такие как воздухопроницаемость, отражательная способность и покрытия, также важны. Кроме того, ветер и активность меняют изоляцию. Можно ли дать адекватное описание одежды с целью предсказания комфорта и терпимости ее владельца? Были предприняты различные попытки, основанные на различных методах. Большинство оценок полной изоляции ансамбля было сделано для статических условий (без движения, без ветра) в ансамблях внутри помещений, поскольку доступные данные были получены с тепловых манекенов (McCullough, Jones and Huck, 1985). Измерения на людях трудоемки, и результаты сильно различаются. С середины 1980-х годов были разработаны и используются надежные движущиеся манекены (Olesen et al., 1982; Nielsen, Olesen and Fanger, 1985). Кроме того, улучшенные методы измерения позволили проводить более точные эксперименты на людях. Проблема, которая до сих пор не решена полностью, заключается в правильном включении испарения пота в оценку. Потеющие манекены встречаются редко, и ни у одного из них нет реалистичного распределения скорости потоотделения по телу. Люди потеют реально, но непостоянно.

        Определение изоляции одежды

        Изоляция одежды (Icl в единицах м2K/Вт) для стационарных условий, без источников излучения или конденсата в одежде, определяется в «Формулы и определения». Часто I выражается в единицах кло (не является стандартной международной единицей). Один кло равен 0.155 м2К/Вт. Использование единицы clo неявно означает, что она относится ко всему телу и, таким образом, включает теплопередачу через открытые части тела.

        I изменяется движением и ветром, как объяснялось ранее, и после корректировки результат называется результирующая изоляция. Это часто используемый, но не общепринятый термин.

        Распределение одежды по телу

        Общая теплопередача от тела включает тепло, передаваемое через открытые участки кожи (обычно голову и руки), и тепло, проходящее через одежду. Внутренняя изоляция (См. «Формулы и определения») рассчитывается по всей площади кожи, а не только по покрытой части. Открытая кожа передает больше тепла, чем закрытая кожа, и, таким образом, оказывает сильное влияние на внутреннюю изоляцию. Этот эффект усиливается при увеличении скорости ветра. На рис. 3 показано, как внутренняя изоляция постепенно уменьшается из-за кривизны формы тела (внешние слои менее эффективны, чем внутренние), открытых частей тела (дополнительный путь для передачи тепла) и увеличения скорости ветра (меньше изоляции, в частности, для открытой кожи) (Lotens 1989). Для толстых ансамблей снижение изоляции является существенным.

        Рисунок 3. Внутренняя изоляция, на которую влияют кривизна тела, обнаженная кожа и скорость ветра.

        НЕА020F3

        Типичная толщина ансамбля и охват

        По-видимому, и толщина изоляции, и покрытие обшивки являются важными факторами, определяющими потери тепла. В реальной жизни эти два понятия соотносятся в том смысле, что зимняя одежда не только толще, но и покрывает большую часть тела, чем летняя. Рисунок 4 демонстрирует, как эти эффекты вместе приводят к почти линейной зависимости между толщиной одежды (выраженной как объем изоляционного материала на единицу площади одежды) и изоляцией (Lotens 1989). Нижний предел определяется изоляцией окружающего воздуха, а верхний предел - удобством использования одежды. Равномерное распределение может обеспечить наилучшую изоляцию на холоде, но нецелесообразно иметь большой вес и массу на конечностях. Поэтому акцент часто делается на туловище, и чувствительность местной кожи к холоду приспособлена к этой практике. Конечности играют важную роль в регуляции теплового баланса человека, и высокая изоляция конечностей ограничивает эффективность этой регуляции.

        Рисунок 4. Общая изоляция в зависимости от толщины одежды и распределения по телу.

        НЕА020F4

        Вентиляция одежды

        Захваченные воздушные слои в ансамбле одежды подвержены движению и ветру, но в иной степени, чем соседний воздушный слой. Ветер создает вентиляцию в одежде, проникая в ткань и проходя через отверстия, а движение усиливает внутреннюю циркуляцию. Хавенит, Хеус и Лотенс (1990) обнаружили, что внутри одежды движение является более сильным фактором, чем в прилегающем воздушном слое. Однако этот вывод зависит от воздухопроницаемости ткани. Для тканей с высокой воздухопроницаемостью вентиляция ветром значительна. Лотенс (1993) показал, что вентиляция может быть выражена как функция эффективной скорости ветра и воздухопроницаемости.

        Оценки теплоизоляции и паронепроницаемости одежды

        Физические оценки изоляции одежды

        Толщина комплекта одежды дает первую оценку изоляции. Типичная проводимость ансамбля составляет 0.08 Вт/мК. При средней толщине 20 мм это приводит к Icl 0.25 м2К/Вт, или 1.6 кл. Однако свободные части, такие как брюки или рукава, имеют гораздо более высокую проводимость, порядка 0.15, тогда как плотно прилегающие слои одежды имеют проводимость 0.04, знаменитые 4 кло на дюйм, о которых сообщают Бертон и Эдхольм (1955). ).

        Оценки из таблиц

        Другие методы используют табличные значения для предметов одежды. Эти предметы были предварительно измерены на манекене. Исследуемый ансамбль необходимо разделить на составные части, которые необходимо найти в таблице. Неправильный выбор наиболее похожего из таблицы предмета одежды может привести к ошибкам. Чтобы получить внутреннюю изоляцию ансамбля, отдельные значения изоляции должны быть помещены в уравнение суммирования (McCullough, Jones and Huck 1985).

        Фактор площади поверхности одежды

        Чтобы рассчитать полную изоляцию, fcl надо оценить(см. "Формулы и определения"). Практическая экспериментальная оценка заключается в измерении площади поверхности одежды, внесении поправок на перекрывающиеся части и делении на общую площадь кожи (Дюбуа и Дюбуа, 1916). Другие оценки из различных исследований показывают, что fcl увеличивается линейно с внутренней изоляцией.

        Оценка паростойкости

        Для ансамбля одежды паронепроницаемость представляет собой сумму сопротивления слоев воздуха и слоев одежды. Обычно количество слоев варьируется в зависимости от тела, и наилучшей оценкой является средневзвешенное значение площади, включая открытые участки кожи.

        Относительная паростойкость

        Сопротивление испарению используется реже, чем I, потому что мало измерений Ccl (или Pcl) доступны. Вудкок (1962) избежал этой проблемы, определив индекс паропроницаемости. im как отношение I R, связанное с тем же соотношением для одного слоя воздуха (это последнее соотношение почти постоянно и известно как психрометрическая константа S, 0.0165 К / Па, 2.34 км3/г или 2.2 К/торр); im= I/(Р·С). Типичные значения для im для одежды без покрытия, определяемой на манекенах, составляет от 0.3 до 0.4 (McCullough, Jones and Tamura, 1989). Значения для im для тканевых композитов и окружающего их воздуха можно относительно просто измерить на приборе с влажным нагревателем, но на самом деле значение зависит от потока воздуха над устройством и отражательной способности шкафа, в котором он установлен. Экстраполяция отношения R I для одетых людей иногда предпринимаются попытки измерения от размеров тканей до комплектов одежды (DIN 7943-2 1992). Это технически сложное дело. Одна из причин в том, что R пропорциональна только конвективной части I, так что должны быть сделаны осторожные поправки на радиационную теплопередачу. Другая причина заключается в том, что захваченный воздух между тканевыми композитами и комплектами одежды может быть разным. На самом деле диффузию пара и теплопередачу лучше рассматривать отдельно.

        Оценки по сочлененным моделям

        Для расчета изоляции и сопротивления водяному пару доступны более сложные модели, чем описанные выше методы. Эти модели рассчитывают локальную изоляцию на основе физических законов для ряда частей тела и объединяют их с внутренней изоляцией для всего человеческого тела. Для этого форма человека аппроксимируется цилиндрами (рисунок ). Модель Маккалоу, Джонса и Тамуры (1989) требует данных об одежде для всех слоев ансамбля, указанных для каждого сегмента тела. Модель CLOMAN Лотенса и Хавенита (1991) требует меньше входных значений. Эти модели имеют одинаковую точность, которая лучше, чем любой из других упомянутых методов, за исключением экспериментального определения. К сожалению и неизбежно, модели более сложны, чем хотелось бы в широко принятом стандарте.

        Рисунок 5. Сочленение фигуры человека в цилиндрах.

        НЕА020F5

        Влияние активности и ветра

        Лотенс и Хавенит (1991) также представили модификации, основанные на литературных данных, в отношении изоляции и паронепроницаемости в зависимости от активности и ветра. Изоляция ниже, когда вы сидите, чем когда стоите, и этот эффект больше для одежды с высокой теплоизоляцией. Однако движение снижает изоляцию сильнее, чем поза, в зависимости от интенсивности движений. При ходьбе двигаются обе руки и ноги, причем сокращение больше, чем при езде на велосипеде, когда двигаются только ноги. Также в этом случае уменьшение больше для ансамблей из толстой одежды. Ветер больше всего снижает теплоизоляцию для легкой одежды и меньше для тяжелой одежды. Этот эффект может быть связан с воздухопроницаемостью ткани оболочки, которая обычно меньше у одежды для холодной погоды.

        На рис. 8 показаны некоторые типичные эффекты ветра и движения на паронепроницаемость непромокаемой одежды. В литературе нет определенного согласия относительно величины движения или ветрового воздействия. Важность этого вопроса подчеркивается тем фактом, что некоторые стандарты, такие как ISO 7730 (1994), требуют результирующей изоляции в качестве исходной информации, когда они применяются для активных людей или людей, подвергающихся значительному движению воздуха. Это требование часто упускается из виду.

        Рис. 6. Снижение паронепроницаемости при ветре и ходьбе для различной непромокаемой одежды.

        НЕА020F6

        Управление влажностью

        Эффекты поглощения влаги

        Когда ткани могут поглощать водяной пар, как большинство натуральных волокон, одежда работает как буфер для пара. Это изменяет теплопередачу во время переходных процессов из одной среды в другую. Когда человек в непоглощающей одежде переходит из сухой среды во влажную, испарение пота резко уменьшается. В гигроскопичной одежде ткань поглощает пар, и испарение меняется постепенно. В то же время процесс поглощения высвобождает тепло в ткани, повышая ее температуру. Это уменьшает передачу сухого тепла от кожи. В первом приближении оба эффекта компенсируют друг друга, оставляя общий теплообмен неизменным. Разница с негигроскопичной одеждой заключается в более постепенном изменении испарения с кожи с меньшим риском накопления пота.

        Поглощающая способность пара

        Впитывающая способность ткани зависит от типа волокна и массы ткани. Поглощенная масса примерно пропорциональна относительной влажности, но выше 90%. Поглотительная способность (называется вернуть себе) выражается количеством водяного пара, поглощаемого 100 г сухого волокна при относительной влажности 65 %. Ткани можно классифицировать следующим образом:

          • низкое поглощение— акрил, полиэстер (от 1 до 2 г на 100 г)
          • промежуточное поглощение— нейлон, хлопок, ацетат (от 6 до 9 г на 100 г)
          • высокий уровень поглощения— шелк, лен, конопля, вискоза, джут, шерсть (11—15 г на 100 г).

               

              Водопоглощение

              Удержание воды в тканях, которое часто путают с поглощением пара, подчиняется другим правилам. Свободная вода слабо связана с тканью и хорошо растекается в стороны по капиллярам. Это известно как затекание. Перенос жидкости из одного слоя в другой происходит только для влажных тканей и под давлением. Одежда может смачиваться неиспарившимся (лишним) потом, впитавшимся с кожи. Содержание жидкости в ткани может быть высоким, и ее испарение в более поздний момент представляет угрозу тепловому балансу. Обычно это происходит во время отдыха после тяжелой работы и называется озноб. Способность тканей удерживать жидкость больше связана с конструкцией ткани, чем с поглощающей способностью волокон, и для практических целей ее обычно достаточно, чтобы поглотить весь излишек пота.

              Конденсация

              Одежда может намокнуть из-за конденсации испарившегося пота на определенном слое. Конденсация происходит, если влажность выше, чем позволяет местная температура. В холодную погоду это часто бывает на внутренней стороне внешней ткани, а в сильный мороз даже в более глубоких слоях. Там, где происходит конденсация, влага скапливается, но температура повышается, как и при абсорбции. Однако разница между конденсацией и абсорбцией заключается в том, что абсорбция — это временный процесс, тогда как конденсация может продолжаться длительное время. Скрытая теплопередача во время конденсации может в значительной степени способствовать потерям тепла, что может быть или не быть желательным. Накопление влаги в основном является недостатком из-за дискомфорта и риска переохлаждения. При обильной конденсации жидкость может попасть обратно на кожу для повторного испарения. Этот цикл работает как тепловая трубка и может сильно снизить изоляцию нижнего белья.

              Динамическое моделирование

              С начала 1900-х годов было разработано множество стандартов и индексов для классификации одежды и климата. Почти без исключения они имели дело с устойчивыми состояниями — условиями, в которых климат и работа поддерживались достаточно долго, чтобы у человека развилась постоянная температура тела. Этот вид работы стал редкостью в связи с улучшением гигиены труда и условий труда. Акцент сместился на кратковременное пребывание в суровых условиях, часто связанное с управлением стихийными бедствиями в защитной одежде.

              Таким образом, существует потребность в динамическом моделировании, включающем передачу тепла одеждой и тепловую нагрузку пользователя (Gagge, Fobelets and Berglund 1986). Такое моделирование может быть выполнено с помощью динамических компьютерных моделей, которые выполняются по заданному сценарию. Среди самых сложных на сегодняшний день моделей одежды — THDYN (Lotens, 1993), которая позволяет использовать широкий спектр спецификаций одежды и была обновлена ​​с учетом индивидуальных характеристик симулируемого человека (рис. 9). Можно ожидать больше моделей. Однако существует потребность в расширенной экспериментальной оценке, и запуск таких моделей — это работа экспертов, а не умных неспециалистов. Динамические модели, основанные на физике тепломассообмена, включают в себя все механизмы теплообмена и их взаимодействия — паропоглощение, тепло от лучистых источников, конденсацию, вентиляцию, накопление влаги и т. д. — для широкого круга ансамблей одежды, в том числе гражданской, рабочая и защитная одежда.

              Рис. 7. Общее описание динамической тепловой модели.

              НЕА020F7

               

              Назад

              Понедельник, Март 21 2011 22: 24

              Холодная среда и холодная работа

              Холодная среда определяется условиями, которые вызывают большие, чем обычно, потери тепла телом. В этом контексте «нормальный» относится к тому, что люди испытывают в повседневной жизни в комфортных условиях, часто в помещении, но это может варьироваться в зависимости от социальных, экономических или природно-климатических условий. Для целей этой статьи среда с температурой воздуха ниже 18-20ºC будет считаться холодной.

              Холодные работы включают в себя различные виды производственной и профессиональной деятельности в различных климатических условиях (см. таблицу 1). В большинстве стран пищевая промышленность требует работы при низких температурах – обычно от 2 до 8°C для свежих продуктов и ниже –25°C для замороженных продуктов. В таких искусственных холодных средах условия относительно хорошо определены, и экспозиция примерно одинакова изо дня в день.

              Таблица 1. Температуры воздуха различных холодных производственных помещений

              –120 ºС

              Климатическая камера для криотерапии человека

              –90 ºС

              Самая низкая температура на южной полярной базе Восток

              –55 ºС

              Холодильный склад для мяса рыбы и производства замороженных, вяленых продуктов

              –40 ºС

              «Нормальная» температура на полярной базе

              –28 ºС

              Холодильный склад для продуктов глубокой заморозки

              от +2 до +12 ºC

              Хранение, подготовка и транспортировка свежих пищевых продуктов

              от –50 до –20 ºC

              Средняя температура января на севере Канады и Сибири

              от –20 до –10 ºC

              Средняя температура января на юге Канады, севере Скандинавии, центральной части России

              от –10 до 0 ºC

              Средняя январская температура севера США, юга Скандинавии, центральной Европы, некоторых районов Ближнего и Дальнего Востока, центральной и северной Японии.

              Источник: Изменено из Holmér 1993.

              Во многих странах сезонные климатические изменения требуют, чтобы работы на открытом воздухе и работы в неотапливаемых помещениях в течение более коротких или более длительных периодов времени должны выполняться в холодных условиях. Воздействие холода может значительно варьироваться в зависимости от местоположения на земле и типа работы (см. таблицу 1). Холодная вода представляет собой еще одну опасность, с которой сталкиваются люди, занятые, например, работами на море. В этой статье рассматриваются реакции на холодовой стресс и профилактические меры. Методы оценки холодового стресса и допустимых температурных пределов в соответствии с недавно принятыми международными стандартами рассматриваются в других разделах этой главы.

              Холодовой стресс и работа на холоде

              Холодовой стресс может проявляться во многих различных формах, влияя на тепловой баланс всего тела, а также на локальный тепловой баланс конечностей, кожи и легких. Тип и природа холодового стресса подробно описаны в других разделах этой главы. Естественным средством борьбы с холодовым стрессом являются поведенческие действия, в частности смена и подгонка одежды. Достаточная защита предотвращает охлаждение. Однако сама защита может вызвать нежелательные неблагоприятные последствия. Проблема проиллюстрирована на рисунке 1.

              Рисунок 1. Примеры холодовых эффектов.

              НЕА090F1

              Охлаждение всего тела или его частей приводит к дискомфорту, нарушению сенсорной и нервно-мышечной функции и, в конечном счете, к холодовой травме. Дискомфорт от холода, как правило, является сильным стимулом к ​​поведенческим действиям, уменьшая или устраняя эффект. Предотвращение переохлаждения путем ношения теплозащитной одежды, обуви, перчаток и головного убора снижает подвижность и ловкость рабочего. Существует «цена защиты» в том смысле, что движения становятся ограниченными и более утомительными. Постоянная необходимость регулировки оборудования для поддержания высокого уровня защиты требует внимания и оценки и может поставить под угрозу такие факторы, как бдительность и время реакции. Одной из важнейших задач исследований в области эргономики является улучшение функциональности одежды при сохранении защиты от холода.

               

               

               

               

              Соответственно последствия работы на холоде необходимо разделить на:

              • эффекты охлаждения тканей
              • последствия защитных мер («затраты на защиту»).

               

              При воздействии холода поведенческие меры снижают охлаждающий эффект и, в конечном счете, позволяют поддерживать нормальный тепловой баланс и комфорт. Недостаточные мероприятия вызывают терморегуляторные, физиологически компенсаторные реакции (вазоконстрикцию и озноб). Совместное действие поведенческих и физиологических приспособлений определяет результирующий эффект данного холодового стресса.

              В следующих разделах эти эффекты будут описаны. Они делятся на острые эффекты (возникающие в течение минут или часов), долговременные эффекты (дни или даже годы) и другие эффекты (не связанные непосредственно с охлаждающими реакциями). сам по себе). В таблице 2 представлены примеры реакций, связанных с продолжительностью холодового воздействия. Естественно, типы реакций и их величина во многом зависят от уровня стресса. Однако при длительном воздействии (дни и более) вряд ли можно получить экстремальные уровни, которые могут быть достигнуты в течение короткого времени.

              Таблица 2. Продолжительность некомпенсированного холодового стресса и сопутствующих реакций

              Время

              Физиологические эффекты

              Психологический эффект

              Секунд

              Инспираторный вздох
              гипервентиляция
              Повышение частоты сердечных сокращений
              Периферическая вазоконстрикция
              Повышение артериального давления

              Кожные ощущения, дискомфорт

              Минут

              Охлаждение тканей
              Охлаждение конечностей
              Нервно-мышечное ухудшение
              Дрожа
              Контактное и конвективное морозостойкое

              Снижение производительности
              Боль от местного охлаждения

              Часов

              Нарушение физической работоспособности
              Гипотермия
              Холодовая травма

              Нарушение психической функции

              Дней/месяцев

              Незамерзающая холодовая травма
              Акклиматизация

              Привыкание
              Уменьшенный дискомфорт

              Лет

              Хронические тканевые эффекты (?)

               

               

              Острые эффекты охлаждения

              Наиболее очевидным и прямым следствием холодового стресса является немедленное охлаждение кожи и верхних дыхательных путей. Реагируют тепловые рецепторы, и инициируется последовательность терморегуляторных реакций. Тип и величина реакции определяются в первую очередь видом и степенью охлаждения. Как упоминалось ранее, периферические вазоконстрикции и дрожь являются основными защитными механизмами. Оба способствуют сохранению тепла тела и внутренней температуры, но нарушают сердечно-сосудистые и нервно-мышечные функции.

              Однако психологические эффекты воздействия холода также изменяют физиологические реакции сложным и отчасти неизвестным образом. Холодная среда вызывает отвлечение в том смысле, что требует повышенных умственных усилий, чтобы справиться с новыми факторами стресса (избегать охлаждения, принимать защитные меры и т. д.). С другой стороны, холод также вызывает возбуждение в том смысле, что повышенный уровень стресса повышает симпатическую нервную активность и, тем самым, готовность к действию. В нормальных условиях люди используют лишь незначительную часть своих возможностей, тем самым сохраняя большую буферную емкость для непредвиденных или сложных условий.

              Восприятие холода и тепловой комфорт

              Большинство людей испытывают ощущение термической нейтральности при рабочей температуре от 20 до 26ºC, когда заняты очень легкой сидячей работой (работа в офисе при 70 Вт/м²).2) в соответствующей одежде (значения изоляции от 0.6 до 1.0 кло). В этом состоянии и при отсутствии каких-либо локальных тепловых дисбалансов, таких как сквозняк, люди находятся в тепловом комфорте. Эти условия хорошо задокументированы и указаны в таких стандартах, как ISO 7730 (см. главу Контроль внутренней среды В этом Энциклопедия).

              Восприятие человеком охлаждения тесно связано с тепловым балансом всего тела, а также с локальным тепловым балансом тканей. Холодовой тепловой дискомфорт возникает, когда тепловой баланс тела не может поддерживаться из-за неправильного сочетания активности (метаболического производства тепла) и одежды. Для температур от +10 до +30ºC величину «холодного дискомфорта» среди населения можно предсказать с помощью уравнения комфорта Фэнгера, описанного в ISO 7730.

              Упрощенная и достаточно точная формула для расчета термонейтральной температуры. (Т) для среднего человека это:

               

              t = 33.5 – 3·Icl – (0.08 + 0.05·Icl) ·M

              в котором M метаболическое тепло, измеряемое в Вт/м2 Icl значение изоляции одежды, измеренное в кло.

              Требуемая теплоизоляция одежды (значение clo) выше при +10ºC, чем значение, рассчитанное методом IREQ (расчетное требуемое значение теплоизоляции) (ISO TR 11079, 1993). Причиной такого несоответствия является применение разных критериев «комфортности» в двух методах. ISO 7730 уделяет большое внимание тепловому комфорту и допускает значительное потоотделение, тогда как ISO TR 11079 позволяет «контролировать» потоотделение только на минимальном уровне, что необходимо в холодную погоду. На рис. 2 показана взаимосвязь между изоляцией одежды, уровнем активности (выделением тепла) и температурой воздуха в соответствии с приведенным выше уравнением и методом IREQ. Заштрихованные области должны отражать ожидаемые различия в требуемой изоляции одежды из-за различных уровней «комфорта».

              Рисунок 2. Оптимальная температура для теплового «комфорта» в зависимости от одежды и уровня активности ().

              НЕА090F2

              Информация на рис. 2 является лишь руководством по созданию оптимальных тепловых условий в помещении. Существуют значительные индивидуальные различия в восприятии теплового комфорта и дискомфорта от холода. Эта изменчивость возникает из-за различий в одежде и характере деятельности, но также вносят свой вклад субъективные предпочтения и привыкание.

              В частности, люди, занимающиеся очень легкой сидячей деятельностью, становятся все более восприимчивыми к местному охлаждению, когда температура воздуха падает ниже 20–22°С. В таких условиях необходимо поддерживать низкую скорость воздуха (ниже 0.2 м/с) и выбирать дополнительную изолирующую одежду для защиты чувствительных частей тела (например, головы, шеи, спины и лодыжек). Сидячая работа при температуре ниже 20ºC требует изолированного сиденья и спинки, чтобы уменьшить локальное охлаждение из-за сжатия одежды.

              Когда температура окружающей среды падает ниже 10ºC, применение концепции комфорта становится более трудным. Термическая асимметрия становится «нормальной» (например, холодное лицо и вдыхание холодного воздуха). Несмотря на оптимальный тепловой баланс тела, такая асимметрия может вызывать дискомфорт и требовать дополнительного тепла для устранения. Тепловой комфорт на холоде, в отличие от обычных комнатных условий, скорее всего, будет совпадать с легким ощущением тепла. Это следует помнить при оценке холодового стресса с помощью индекса IREQ.

               

              эффективности

              Воздействие холода и связанные с ним поведенческие и физиологические реакции влияют на работоспособность человека на различных уровнях сложности. В Таблице 3 представлен схематический обзор различных типов воздействия на производительность, которые можно ожидать при умеренном и экстремальном воздействии холода.

              Таблица 3. Индикация ожидаемых последствий легкого и сильного холодового воздействия

              эффективности

              Мягкое воздействие холода

              Сильное воздействие холода

              Ручное исполнение

              0 -

              - -

              Мышечная производительность

              0

              Аэробная производительность

              0

              Простое время реакции

              0

              Выбор времени реакции

              - -

              Отслеживание, бдительность

              0 -

              Познавательные, умственные задачи

              0 -

              - -

              0 означает отсутствие эффекта; – указывает на ухудшение; – – указывает на сильное ухудшение; 0 – указывает на противоречивый вывод.

               

              Мягкое воздействие в этом контексте подразумевает отсутствие или незначительное охлаждение центральной части тела и умеренное охлаждение кожи и конечностей. Сильное воздействие приводит к отрицательному тепловому балансу, падению температуры тела и сопутствующему выраженному снижению температуры конечностей.

              Физические характеристики легкого и сильного холодового воздействия очень сильно зависят от баланса между внутренней теплопродукцией тела (в результате физической работы) и теплоотдачей. Защитная одежда и климатические условия окружающей среды определяют величину потерь тепла.

              Как упоминалось ранее, воздействие холода вызывает отвлечение внимания и охлаждение (рис. 1). И то, и другое влияет на производительность, хотя величина воздействия зависит от типа задачи.

              Поведение и умственные функции более восприимчивы к эффекту отвлечения внимания, в то время как физическая работоспособность больше зависит от охлаждения. Сложное взаимодействие физиологических и психологических реакций (отвлечение, возбуждение) на воздействие холода до конца не изучено и требует дальнейшей исследовательской работы.

              В Таблице 4 показаны зарегистрированные взаимосвязи между физической работоспособностью и температурой тела. Предполагается, что физическая работоспособность сильно зависит от температуры тканей и ухудшается при понижении температуры жизненно важных тканей и частей органов. Как правило, ловкость рук в решающей степени зависит от температуры пальцев и кисти, а также от температуры мышц переда. Общая мышечная активность мало зависит от локальной температуры поверхности, но очень чувствительна к температуре мышц. Поскольку некоторые из этих температур связаны друг с другом (например, температура тела и мышц), трудно определить прямые отношения.

              Таблица 4. Значение температуры тканей тела для физической работоспособности человека

              эффективности

              Температура кожи рук/пальцев

              Средняя температура кожи

              Мышечная температура

              Температура ядра

              Простое руководство

              0

              0

              Комплексное руководство

              - -

              (-)

              - -

              Мускулистый

              0

              0 -

              - -

              0 -

              аэробный

              0

              0

              - -

              0 означает отсутствие эффекта; – указывает на ухудшение состояния с пониженной температурой; – – указывает на сильное ухудшение; 0 – указывает на противоречивые результаты; (–) указывает на возможный незначительный эффект.

               

              Обзор влияния на производительность в таблицах 3 и 4 по необходимости очень схематичен. Информация должна служить сигналом к ​​действию, где действие означает детальную оценку состояния или принятие превентивных мер.

              Важным фактором, способствующим снижению производительности, является время воздействия. Чем дольше воздействие холода, тем больше влияние на более глубокие ткани и нервно-мышечную функцию. С другой стороны, такие факторы, как привыкание и опыт, изменяют пагубные последствия и частично восстанавливают работоспособность.

              Ручное исполнение

              Функция рук очень чувствительна к воздействию холода. Из-за своей малой массы и большой площади поверхности кисти и пальцы теряют много тепла, сохраняя при этом высокую температуру тканей (30-35°С). Соответственно, такие высокие температуры могут поддерживаться только при высоком уровне внутренней теплопродукции, обеспечивающей устойчивый высокий приток крови к конечностям.

              Потерю тепла руками на холоде можно уменьшить, надев соответствующую одежду для рук. Однако хорошая одежда для холода означает толщину и объем, а, следовательно, нарушение ловкости и функции рук. Следовательно, ручная работа на морозе не может быть сохранена пассивными мерами. В лучшем случае снижение производительности может быть ограничено в результате сбалансированного компромисса между выбором функциональной одежды, рабочим поведением и схемой воздействия.

              Функция кисти и пальцев во многом зависит от локальной температуры тканей (рис. 3). Тонкие, деликатные и быстрые движения пальцев ухудшаются при снижении температуры тканей на несколько градусов. При более глубоком охлаждении и снижении температуры нарушаются и грубые функции кисти. Значительные нарушения функции кисти обнаруживаются при температуре кожи рук около 15°С, а тяжелые нарушения возникают при температуре кожи около 6-8°С вследствие блокирования функции сенсорных и тепловых рецепторов кожи. В зависимости от требований задачи может потребоваться измерение температуры кожи на нескольких участках кисти и пальцев. Температура кончика пальца может быть более чем на десять градусов ниже, чем на тыльной стороне ладони при определенных условиях воздействия.

              Рисунок 3. Зависимость между ловкостью пальцев и температурой кожи пальцев.

              НЕА090F3

              На рис. 4 показаны критические температуры для различных типов воздействия на ручное управление.

              Рисунок 4. Расчетное общее влияние на ручную работу при различных уровнях температуры руки/пальца.

              HEA090T4

              Нервно-мышечная работа

              Из рисунков 3 и 4 видно, что холод оказывает ярко выраженное влияние на мышечную функцию и работоспособность. Охлаждение мышечной ткани уменьшает кровоток и замедляет нервные процессы, такие как передача нервных сигналов и синаптическая функция. Кроме того, повышается вязкость тканей, что приводит к большему внутреннему трению при движении.

              Выходная изометрическая сила снижается на 2% на каждый ºC пониженной температуры мышц. Выходная динамическая сила снижается на 2-4% на каждый ºC пониженной температуры мышц. Другими словами, охлаждение снижает выходную силу мышц и еще больше влияет на динамические сокращения.

              Физическая работоспособность

              Как упоминалось ранее, мышечная работоспособность ухудшается на холоде. При нарушении мышечной функции наблюдается общее ухудшение физической работоспособности. Фактором, способствующим снижению аэробной работоспособности, является повышенное периферическое сопротивление большого круга кровообращения. Выраженная вазоконстрикция увеличивает центральное кровообращение, что в конечном итоге приводит к холодовому диурезу и повышению артериального давления. Охлаждение ядра также может оказывать прямое влияние на сократительную способность сердечной мышцы.

              Работоспособность, измеряемая максимальной аэробной производительностью, снижается на 5-6% на каждый ºC пониженной внутренней температуры. Таким образом, выносливость может быстро ухудшиться как практическое следствие снижения максимальной способности и увеличения потребности в энергии при мышечной работе.

              Другие холодовые эффекты

              Температура тела

              При понижении температуры в наибольшей степени страдает (а также наиболее устойчива) поверхность тела. Температура кожи может упасть ниже 0ºC за несколько секунд, если кожа находится в контакте с очень холодными металлическими поверхностями. Точно так же температура рук и пальцев может снижаться на несколько градусов в минуту в условиях сужения сосудов и плохой защиты. При нормальной температуре кожи руки и кисти гиперперфузированы из-за периферических артериовенозных шунтов. Это создает тепло и повышает ловкость. Охлаждение кожи закрывает эти шунты и снижает перфузию в руках и ногах на одну десятую. Конечности составляют 50 % поверхности тела и 30 % его объема. Возврат крови проходит по глубоким венам, сопутствующим артериям, что снижает потерю тепла по принципу противотока.

              Адренергической вазоконстрикции в области головы и шеи не происходит, что необходимо иметь в виду в экстренных ситуациях для предотвращения гипотермии. Человек с непокрытой головой может терять 50% или более своего тепла в покое при минусовых температурах.

              Для развития гипотермии (падения внутренней температуры) требуется высокая и устойчивая скорость потери тепла всем телом (Maclean and Emslie-Smith, 1977). Баланс между теплопродукцией и теплоотдачей определяет результирующую скорость охлаждения, будь то охлаждение всего тела или локальное охлаждение части тела. Условия теплового баланса можно анализировать и оценивать на основе индекса IREQ. Замечательной реакцией на местное охлаждение выступающих частей тела человека (например, пальцев рук, ног и ушей) является феномен охоты (реакция Льюиса). После начального падения до низкого значения температура пальца увеличивается на несколько градусов (рис. 5). Эта реакция повторяется циклически. Реакция очень локальна — более выражена на кончике пальца, чем у его основания. В руке отсутствует. Реакция на ладони, скорее всего, отражает изменение температуры кровотока, питающего пальцы. Реакция может быть изменена повторными воздействиями (усилена), но более или менее исчезает в связи с охлаждением всего тела.

              Рисунок 5. Холодовая вазодилатация сосудов пальцев, вызывающая циклическое повышение температуры тканей.

              НЕА090F4

              Прогрессирующее охлаждение тела приводит к ряду физиологических и психических эффектов. В таблице 16 указаны некоторые типичные ответы, связанные с различными уровнями внутренней температуры.

              Таблица 5. Реакция человека на охлаждение: показательные реакции на различные уровни гипотермии

              Фаза

              Основные
              температура
              (°С)

              Физиологический
              реакции

              Психологический
              реакции

              нормальная

              37

              36

              Нормальная температура тела

              Сужение сосудов, холодные руки и ноги

              Термонейтральное ощущение

              Дискомфорт

              Легкое переохлаждение

              35

              34

              33

              Сильная дрожь, снижение работоспособности.

              Усталость

              Нащупывание и спотыкание

              Нарушение суждений, дезориентация, апатия

              Сознательный и
              отзывчивый

              Умеренная
              гипотермия

              32

              31

              30

              29

              Мышечная жесткость

              Слабое дыхание

              Нет нервных рефлексов, сердечный ритм медленный и почти незаметный

              прогрессирующий
              бессознательное состояние,
              галлюцинаций

              Облака сознания

              Ступорозный

              Тяжелый
              гипотермия

              28

              27

              25

              Сердечные аритмии (предсердные
              и/или желудочковый)

              Ученики не реагируют на
              легкие, глубокие сухожилия и
              поверхностные рефлексы
              отсутствуют

              Смерть из-за фибрилляции желудочков или асистолии

               

               

              Сердце и кровообращение

              Охлаждение лба и головы вызывает резкое повышение систолического артериального давления и, в конечном счете, учащение пульса. Аналогичную реакцию можно наблюдать, если опустить голые руки в очень холодную воду. Реакция кратковременна, нормальные или слегка повышенные значения достигаются через секунды или минуты.

              Чрезмерная потеря тепла телом вызывает сужение периферических сосудов. В частности, во время транзиторной фазы повышенное периферическое сопротивление приводит к повышению систолического артериального давления и увеличению частоты сердечных сокращений. Сердечная работа больше, чем при аналогичной деятельности при нормальной температуре, явление, болезненно переживаемое людьми со стенокардией.

              Как упоминалось ранее, более глубокое охлаждение тканей обычно замедляет физиологические процессы клеток и органов. Охлаждение ослабляет процесс иннервации и угнетает сердечные сокращения. Сила сокращения снижается и, помимо повышения периферического сопротивления сосудов, снижается сердечный выброс. Однако при умеренной и выраженной гипотермии функция сердечно-сосудистой системы снижается на фоне общего снижения метаболизма.

              Легкие и дыхательные пути

              Вдыхание умеренных объемов холодного сухого воздуха у здоровых людей не вызывает особых проблем. Очень холодный воздух может вызвать дискомфорт, в частности, при носовом дыхании. Большие объемы вентиляции очень холодным воздухом также могут вызвать микровоспаление слизистой оболочки верхних дыхательных путей.

              При прогрессировании гипотермии функция легких угнетается одновременно с общим снижением обмена веществ в организме.

              Функциональные аспекты (трудоспособность)

              Основным требованием для работы в холодных условиях является обеспечение достаточной защиты от охлаждения. Однако сама защита может серьезно повлиять на условия работы. Эффект ковыляния одежды хорошо известен. Головные уборы и шлемы мешают речи и зрению, а ручная одежда ухудшает работу рук. В то время как защита необходима для сохранения здоровых и комфортных условий труда, необходимо полностью осознавать последствия снижения производительности труда. Задачи выполняются дольше и требуют больших усилий.

              Защитная одежда от холода может легко весить от 3 до 6 кг, включая сапоги и головной убор. Этот вес увеличивает рабочую нагрузку, особенно при амбулаторной работе. Кроме того, трение между слоями в многослойной одежде создает сопротивление движению. Вес ботинок должен быть небольшим, так как дополнительный вес на ногах увеличивает рабочую нагрузку.

              Организация труда, рабочее место и оборудование должны быть адаптированы к конкретным требованиям холодной работы. Необходимо уделять больше времени задачам, а также необходимы частые перерывы для восстановления и разогрева. Рабочее место должно обеспечивать свободу движений, несмотря на громоздкую одежду. Точно так же оборудование должно быть сконструировано таким образом, чтобы с ним можно было работать рукой в ​​перчатке или с изоляцией в случае голых рук.

              Холодные Травмы

              Серьезные травмы холодным воздухом в большинстве случаев можно предотвратить, а в гражданской жизни они случаются лишь спорадически. С другой стороны, эти травмы часто имеют большое значение на войне и в катаклизмах. Тем не менее, многие работники рискуют получить холодовые травмы в своей повседневной деятельности. Работа на открытом воздухе в суровых климатических условиях (например, в арктических и субарктических районах, например, рыболовство, сельское хозяйство, строительство, разведка нефти и газа и оленеводство), а также работа в холодных условиях (например, в пищевой или складской промышленности) связаны с опасностью обморожения.

              Холодовые травмы могут быть как системными, так и локальными. Местные повреждения, которые чаще всего предшествуют системной гипотермии, представляют собой две клинически разные нозологии: обморожение (FCI) и незамерзание (NFCI).

              Замораживание холодных травм

              патофизиология

              Этот тип местного повреждения возникает, когда потеря тепла достаточна для истинного замерзания ткани. Помимо прямого криогенного повреждения клеток, патогенезу способствуют повреждения сосудов со снижением перфузии и тканевой гипоксией.

              Большое значение в возникновении отморожения имеет сужение сосудов кожи. Из-за широких артериовенозных шунтов периферические структуры, такие как руки, ноги, нос и уши, гиперперфузируются в теплой среде. Например, только одна десятая часть кровотока в руках необходима для оксигенации тканей. Остальное создает тепло, тем самым облегчая ловкость. Даже при отсутствии какого-либо снижения внутренней температуры местное охлаждение кожи перекрывает эти шунты.

              Для защиты жизнеспособности периферических отделов конечностей при холодовом воздействии имеет место перемежающаяся холодовая вазодилатация (ЦИВД). Это расширение сосудов является результатом открытия артериовенозных анастомозов и происходит каждые 5-10 минут. Это явление представляет собой компромисс в физиологическом плане человека, направленный на сохранение тепла и, тем не менее, на периодическое сохранение функций рук и ног. Расширение сосудов воспринимается человеком как периоды потницы. CIVD становится менее выраженным по мере снижения температуры тела. Индивидуальные различия в степени CIVD могут объяснить различную восприимчивость к местной холодовой травме. Люди, проживающие в странах с холодным климатом, имеют более выраженный CIVD.

              В отличие от криоконсервации живой ткани, при которой кристаллизация льда происходит как внутри-, так и внеклеточно, клиническая ИКФ при гораздо более низкой скорости замораживания дает только внеклеточные кристаллы льда. Это экзотермический процесс с выделением тепла, поэтому температура ткани остается на уровне точки замерзания до полного замерзания.

              По мере роста внеклеточных кристаллов льда внеклеточные растворы конденсируются, в результате чего это пространство становится гиперосмолярной средой, что приводит к пассивной диффузии воды из внутриклеточного компартмента; эта вода, в свою очередь, замерзает. Этот процесс продолжается до тех пор, пока вся «доступная» вода (иным образом не связанная с белком, сахаром и другими молекулами) не будет кристаллизована. Дегидратация клеток изменяет белковые структуры, мембранные липиды и клеточный рН, что приводит к разрушению, несовместимому с выживанием клеток. Устойчивость к FCI различается в разных тканях. Кожа более устойчива, чем, например, мышцы и нервы, что может быть результатом меньшего содержания воды как внутри-, так и межклеточно в эпидермисе.

              Роль непрямых гемореологических факторов ранее интерпретировалась как аналогичная таковой при незамерзающих холодовых травмах. Однако недавние исследования на животных показали, что замораживание вызывает повреждение интимы артериол, венул и капилляров до появления каких-либо признаков повреждения других элементов кожи. Таким образом, очевидно, что реологической частью патогенеза ФКИ является также криобиологическое воздействие.

              При повторном согревании обморожения вода начинает повторно диффундировать в обезвоженные клетки, что приводит к внутриклеточному отеку. Оттаивание вызывает максимальное расширение сосудов, вызывая отек и образование пузырей из-за повреждения клеток эндотелия (внутренний слой кожи). Разрушение эндотелиальных клеток обнажает базальную мембрану, которая инициирует адгезию тромбоцитов и запускает каскад коагуляции. Последующий застой крови и тромбоз вызывают аноксию.

              Так как именно теплоотдача с открытой поверхности определяет риск обморожения, важным фактором в этом отношении является охлаждение ветром, причем не только дующий ветер, но и любое движение воздуха мимо тела. В этом контексте следует рассматривать бег, катание на лыжах, скиджоринг и езду на открытом транспорте. Однако открытая плоть не замерзнет, ​​пока температура окружающей среды выше точки замерзания, даже при высокой скорости ветра.

              Употребление алкоголя и табачных изделий, а также недоедание и усталость являются предрасполагающими факторами к FCI. Предшествующая холодовая травма увеличивает риск последующего FCI из-за аномальной посттравматической симпатической реакции.

              Холодный металл может быстро вызвать обморожение, если взять его голой рукой. Большинство людей знают об этом, но часто не осознают опасности обращения с переохлажденными жидкостями. Бензин, охлажденный до -30ºC, почти мгновенно замораживает открытые участки тела, так как потери тепла при испарении сочетаются с потерями на проводимость. Такое быстрое замораживание вызывает как внеклеточную, так и внутриклеточную кристаллизацию с разрушением клеточных мембран преимущественно на механической основе. Подобный тип FCI возникает, когда жидкий пропан проливается прямо на кожу.

              Клиническая картина

              Отморожения подразделяют на поверхностные и глубокие. Поверхностное повреждение ограничивается кожей и прилегающими к ней подкожными тканями. В большинстве случаев поражение локализуется в носу, мочках ушей, пальцах рук и ног. Жгучая, колющая боль часто является первым признаком. Пораженный участок кожи становится бледным или восково-белым. Он онемеет и будет вдавливаться при надавливании, так как подлежащие ткани жизнеспособны и податливы. Когда FCI распространяется на глубокую травму, кожа становится белой и мраморной, становится твердой и слипается при прикосновении.

              Лечение

              Обморожение следует лечить немедленно, чтобы не допустить превращения поверхностной травмы в глубокую. Постарайтесь увести пострадавшего в помещение; в противном случае защитите его или ее от ветра укрытием товарищей, ветровым мешком или другими подобными средствами. Обмороженный участок следует оттаивать за счет пассивной передачи тепла от более теплой части тела. Положите теплую руку на лицо, а холодную руку в подмышечную впадину или в пах. Поскольку обмороженный человек находится в состоянии холодового стресса с периферическим сужением сосудов, теплый компаньон является гораздо лучшим терапевтом. Массаж и растирание обмороженного места снегом или шерстяным шарфом противопоказаны. Такая механическая обработка только усугубит травму, так как ткань заполнена кристалликами льда. Не следует также рассматривать оттаивание перед костром или походной печкой. Такое тепло не проникает на какую-либо глубину, и, поскольку область частично обезболена, лечение может даже привести к ожогу.

              Сигналы боли в обмороженной стопе исчезают до того, как происходит фактическое замерзание, так как нервная проводимость прекращается при температуре около +8ºC. Парадокс в том, что последнее ощущение, которое человек испытывает, это то, что он вообще ничего не чувствует! В экстремальных условиях, когда для эвакуации требуется пеший переход, следует избегать оттаивания. Ходьба на обмороженных ногах, по-видимому, не увеличивает риск потери тканей, в то время как повторное замораживание обморожения делает это в наибольшей степени.

              Лучшее лечение обморожения – оттаивание в теплой воде при температуре от 40 до 42ºC. Процедура оттаивания должна продолжаться при этой температуре воды до тех пор, пока не вернутся ощущения, цвет и мягкость тканей. Эта форма оттаивания часто заканчивается не розовым, а скорее бордовым оттенком из-за венозного застоя.

              В полевых условиях нужно знать, что обработка требует большего, чем просто местное оттаивание. Необходимо заботиться обо всем человеке, так как обморожение часто является первым признаком ползучей гипотермии. Наденьте больше одежды и дайте теплые питательные напитки. Жертва чаще всего апатична, и ее приходится принуждать к сотрудничеству. Побуждайте пострадавшего выполнять мышечную деятельность, например, ударять руками по бокам. Такие маневры открывают периферические артериовенозные шунты на конечностях.

              Глубокое обморожение имеет место, когда оттаивание с пассивным переносом тепла в течение 20–30 минут не дает результата. В таком случае пострадавшего следует направить в ближайшую больницу. Однако, если такая транспортировка может занять несколько часов, желательно доставить человека в ближайшее жилье и отогреть его или ее травмы в теплой воде. После полного оттаивания пострадавшего следует уложить в постель с приподнятым участком раны и организовать немедленную транспортировку в ближайшую больницу.

              Быстрое согревание вызывает боль от умеренной до сильной, и пациенту часто требуется анальгетик. Повреждение капилляров вызывает утечку сыворотки с местным отеком и образованием пузырей в течение первых 6-18 часов. Волдыри должны оставаться нетронутыми, чтобы предотвратить заражение.

              Незамерзающие холодовые травмы

              патофизиология

              Длительное воздействие холода и влаги выше точки замерзания в сочетании с иммобилизацией, вызывающей венозный застой, являются предпосылками для NFCI. Способствующими факторами являются обезвоживание, неадекватное питание, стресс, сопутствующие заболевания или травмы, а также усталость. NFCI почти исключительно поражает ноги и ступни. Тяжелые травмы этого типа встречаются с большой редкостью в гражданской жизни, но в военное время и при катастрофах это было и всегда будет серьезной проблемой, чаще всего вызванной неосведомленностью о состоянии из-за медленного и нечеткого появления первых симптомов.

              NFCI может возникать в любых условиях, когда температура окружающей среды ниже температуры тела. Как и при FCI, симпатические констрикторные волокна вместе с самим холодом вызывают длительную вазоконстрикцию. Начальное событие носит реологический характер и напоминает наблюдаемое при ишемическом реперфузионном повреждении. Помимо продолжительности низкой температуры, по-видимому, имеет значение восприимчивость пострадавшего.

              Патологическое изменение вследствие ишемического повреждения затрагивает многие ткани. Мышцы дегенерируют, подвергаются некрозу, фиброзу и атрофии; кости показывают ранний остеопороз. Особый интерес представляет воздействие на нервы, поскольку повреждение нервов вызывает боль, длительную дизестезию и гипергидроз, которые часто являются следствием этих травм.

              Клиническая картина

              При незамерзающей холодовой травме пострадавший слишком поздно осознает грозящую опасность, потому что первоначальные симптомы очень расплывчаты. Ноги становятся холодными и опухшими. Они кажутся тяжелыми, деревянными и онемевшими. Стопы холодные, болезненные, болезненные, часто с морщинистыми подошвами. Первая ишемическая фаза длится от нескольких часов до нескольких дней. За ней следует фаза гиперемии продолжительностью от 2 до 6 недель, во время которой стопы теплые, с пульсирующим пульсом и повышенным отеком. Нередки волдыри и изъязвления, а в тяжелых случаях может развиться гангрена.

              Лечение

              Лечение, прежде всего, поддерживающее. На рабочем месте ноги должны быть тщательно высушены, но храниться в прохладе. С другой стороны, все тело должно быть согрето. Следует давать большое количество теплых напитков. В отличие от обморожения, NFCI никогда не следует активно нагревать. Обработка теплой водой при местных холодовых травмах допускается только при наличии в тканях кристаллов льда. Дальнейшее лечение, как правило, должно быть консервативным. Однако лихорадка, признаки диссеминированного внутрисосудистого свертывания, разжижение пораженных тканей требуют оперативного вмешательства, иногда заканчивающегося ампутацией.

              Незамерзающие холодовые травмы можно предотвратить. Время воздействия должно быть сведено к минимуму. Важным является адекватный уход за ногами со временем, чтобы высушить ноги, а также возможность переодеться в сухие носки. Отдых с приподнятыми ногами, а также подача горячих напитков, когда это возможно, могут показаться смешными, но часто имеют решающее значение.

              Гипотермия

              Гипотермия означает субнормальную температуру тела. Однако с термической точки зрения тело состоит из двух зон — оболочки и ядра. Первый расположен поверхностно, и его температура значительно варьируется в зависимости от внешней среды. Ядро состоит из более глубоких тканей (например, головного мозга, сердца и легких, верхней части живота), и тело стремится поддерживать внутреннюю температуру на уровне 37 ± 2ºC. Когда терморегуляция нарушается и температура тела начинает снижаться, человек испытывает холодовой стресс, но только тогда, когда центральная температура достигает 35ºC, пострадавший считается находящимся в гипотермическом состоянии. При температуре от 35 до 32°С гипотермия классифицируется как легкая; при температуре от 32 до 28°С — средней тяжести, ниже 28°С — тяжелой степени (табл. 16).

              Физиологические эффекты пониженной внутренней температуры

              Когда внутренняя температура начинает снижаться, интенсивная вазоконстрикция перенаправляет кровь от скорлупы к ядру, тем самым препятствуя передаче тепла от ядра к коже. Для поддержания температуры вызывают озноб, которому часто предшествует повышение мышечного тонуса. Максимальная дрожь может увеличить скорость метаболизма в четыре-шесть раз, но поскольку непроизвольные сокращения колеблются, общий результат часто не более чем удваивается. Частота сердечных сокращений, артериальное давление, сердечный выброс и частота дыхания увеличиваются. Централизация объема крови вызывает осмолярный диурез, основными составляющими которого являются натрий и хлорид.

              Раздражительность предсердий при ранней гипотермии часто вызывает мерцательную аритмию. При более низких температурах часты желудочковые экстрасистолы. Смерть наступает при температуре 28ºC или ниже, чаще всего в результате фибрилляции желудочков; также может развиться асистолия.

              Гипотермия угнетает центральную нервную систему. Усталость и апатия являются ранними признаками снижения внутренней температуры. Такие эффекты ухудшают суждение, вызывают странное поведение и атаксию и заканчиваются летаргией и комой при температуре от 30 до 28ºC.

              Скорость нервной проводимости снижается при понижении температуры. Клиническими проявлениями этого явления являются дизартрия, шарканье и спотыкание. Холод также влияет на мышцы и суставы, ухудшая работу рук. Это замедляет время реакции и координацию и увеличивает частоту ошибок. Ригидность мышц наблюдается даже при легкой гипотермии. При температуре ядра ниже 30ºC физическая активность невозможна.

              Воздействие аномально холодной окружающей среды является основной предпосылкой возникновения гипотермии. Крайности возраста являются факторами риска. Пожилые люди с нарушенной терморегуляторной функцией или лица, у которых снижена мышечная масса и изолирующий жировой слой, подвергаются большему риску переохлаждения.

              классификация

              С практической точки зрения полезно следующее подразделение гипотермии (см. также таблицу 16):

                • случайное переохлаждение
                • острая иммерсионная гипотермия
                • подострая гипотермия истощения
                • гипотермия при травме
                • субклиническая хроническая гипотермия.

                         

                        Острая иммерсионная гипотермия возникает при падении человека в холодную воду. Теплопроводность воды примерно в 25 раз выше, чем у воздуха. Холодовой стресс становится настолько сильным, что внутренняя температура снижается, несмотря на максимальную теплопродукцию тела. Гипотермия наступает до того, как жертва истощается.

                        Подострая гипотермия истощения может случиться с любым рабочим в холодных условиях, а также с лыжниками, альпинистами и пешеходами в горах. При этой форме гипотермии мышечная активность поддерживает температуру тела до тех пор, пока доступны источники энергии. Однако тогда гипогликемия гарантирует, что жертва находится в опасности. Даже относительно умеренной степени воздействия холода может быть достаточно для продолжения охлаждения и возникновения опасной ситуации.

                        Гипотермия с серьезной травмой является зловещим знаком. Пострадавший часто не может поддерживать температуру тела, а потеря тепла может усугубляться введением холодных жидкостей и снятием одежды. У пациентов с шоком, перенесших гипотермию, смертность намного выше, чем у нормотермичных жертв.

                        Субклиническая хроническая гипотермия часто встречается у пожилых людей, часто в связи с недоеданием, неадекватной одеждой и ограниченной подвижностью. Алкоголизм, злоупотребление наркотиками и хронические заболевания обмена веществ, а также психические расстройства являются сопутствующими причинами этого типа гипотермии.

                        Догоспитальное ведение

                        Основным принципом оказания первой помощи рабочему, страдающему от гипотермии, является предотвращение дальнейшей потери тепла. Пострадавшего в сознании следует перевести в помещение или хотя бы в убежище. Снимите мокрую одежду и постарайтесь максимально изолировать человека. Удержание пострадавшего в положении лежа с прикрытой головой обязательно.

                        Пациенты с острой иммерсионной гипотермией требуют совсем другого лечения, чем пациенты с подострой гипотермией истощения. Жертва погружения часто находится в более благоприятном положении. Снижение внутренней температуры происходит задолго до истощения организма, а теплогенерирующая способность остается неизменной. Водно-электролитный баланс не нарушен. Поэтому такого человека можно лечить быстрым погружением в ванну. Если ванны нет, поместите ноги и руки пациента в теплую воду. Локальное тепло открывает артериовенозные шунты, быстро усиливает кровообращение в конечностях и усиливает процесс согревания.

                        С другой стороны, при гипотермии истощения жертва находится в гораздо более серьезном положении. Расходуются запасы калорий, нарушается электролитный баланс и, прежде всего, человек обезвоживается. Холодовой диурез начинается сразу после воздействия холода; борьба с холодом и ветром усиливает потоотделение, но это не ощущается в холодной и сухой среде; и, наконец, жертва не чувствует жажды. Пациента, страдающего гипотермией истощения, никогда нельзя быстро согревать в полевых условиях из-за риска возникновения гиповолемического шока. Как правило, лучше не согревать больного активно в полевых условиях или во время транспортировки в стационар. Длительное состояние непрогрессирующей гипотермии гораздо лучше, чем энергичные попытки согреть пациента в условиях, когда невозможно справиться с последующими осложнениями. Необходимо аккуратно обращаться с пациентом, чтобы свести к минимуму риск возможной фибрилляции желудочков.

                        Даже обученному медицинскому персоналу часто трудно определить, жив человек с переохлаждением или нет. Кажущийся сердечно-сосудистый коллапс на самом деле может быть только сниженным сердечным выбросом. Часто необходима пальпация или аускультация в течение как минимум минуты для обнаружения спонтанного пульса.

                        Решение о том, следует ли проводить сердечно-легочную реанимацию (СЛР), трудно принять в полевых условиях. Если есть хоть какие-то признаки жизни, СЛР противопоказана. Преждевременно выполненная компрессия грудной клетки может вызвать фибрилляцию желудочков. Тем не менее, СЛР следует начинать немедленно после очевидной остановки сердца и когда ситуация позволяет выполнять процедуры в разумных пределах и непрерывно.

                        Здоровье и холод

                        Здоровый человек в соответствующей одежде и снаряжении, работающий в подходящей для выполнения задачи организации, не находится в ситуации риска для здоровья, даже если очень холодно. Вопрос о том, означает ли долгосрочное воздействие холода при проживании в районах с холодным климатом риск для здоровья, остается спорным. Для людей с проблемами со здоровьем ситуация совершенно иная, и воздействие холода может быть проблемой. В определенной ситуации воздействие холода или воздействие факторов, связанных с холодом, или сочетание холода с другими рисками может создать риск для здоровья, особенно в чрезвычайной ситуации или аварийной ситуации. В отдаленных районах, когда общение с руководителем затруднено или отсутствует, работники должны сами решать, существует ли ситуация риска для здоровья или нет. В этих ситуациях они должны принять необходимые меры предосторожности, чтобы сделать ситуацию безопасной или прекратить работу.

                        В арктических регионах климат и другие факторы могут быть настолько суровыми, что необходимо учитывать другие факторы.

                        Инфекционные заболевания. Инфекционные заболевания не связаны с простудой. Эндемические заболевания встречаются в арктических и субарктических регионах. Острое или хроническое инфекционное заболевание у человека диктует прекращение воздействия холода и тяжелой работы.

                        Простуда без лихорадки и общих симптомов не делает работу на холоде вредной. Однако для людей с осложняющими заболеваниями, такими как астма, бронхит или сердечно-сосудистые заболевания, ситуация иная, и в холодное время года рекомендуется работа в помещении в теплых условиях. Это справедливо и при простуде с лихорадкой, глубоким кашлем, мышечными болями и нарушением общего состояния.

                        Астма и бронхит чаще встречаются в холодных регионах. Воздействие холодного воздуха часто ухудшает симптомы. Смена лекарств иногда уменьшает симптомы в холодное время года. Некоторым людям также можно помочь с помощью лекарственных ингаляторов.

                        Люди с астматическими или сердечно-сосудистыми заболеваниями могут реагировать на вдыхание холодного воздуха сужением бронхов и спазмом сосудов. Было показано, что у спортсменов, тренирующихся несколько часов с высокой интенсивностью в холодном климате, развиваются симптомы астмы. Пока неясно, является ли основным объяснением экстенсивное охлаждение легочных путей. В настоящее время на рынке представлены специальные легкие маски, которые действительно обеспечивают некоторую функцию теплообменника, тем самым сохраняя энергию и влагу.

                        Эндемическим типом хронического заболевания является «эскимосское легкое», характерное для эскимосских охотников и звероловов, подвергающихся длительному воздействию сильного холода и тяжелой работы. Прогрессирующая легочная гипертензия часто заканчивается правосторонней сердечной недостаточностью.

                        Сердечно-сосудистые расстройства. Воздействие холода в большей степени влияет на сердечно-сосудистую систему. Норадреналин, высвобождаемый симпатическими нервными окончаниями, увеличивает сердечный выброс и частоту сердечных сокращений. Боль в груди из-за стенокардии часто усиливается на холоде. Риск получить инфаркт увеличивается при переохлаждении, особенно в сочетании с тяжелой работой. Холод повышает кровяное давление с повышенным риском кровоизлияния в мозг. Поэтому лиц, подвергающихся риску, следует предупредить и уменьшить их воздействие на тяжелую работу на холоде.

                        Часто наблюдается повышенная смертность в зимний период. Одной из причин может быть ранее упомянутое усиление работы сердца, способствующее развитию аритмии у чувствительных людей. Другое наблюдение состоит в том, что гематокрит увеличивается в холодное время года, вызывая повышение вязкости крови и увеличение сопротивления кровотоку. Вероятным объяснением является то, что в холодную погоду люди могут подвергаться внезапным, очень тяжелым нагрузкам, таким как уборка снега, ходьба по глубокому снегу, скольжение и т. д.

                        Нарушения обмена веществ. Сахарный диабет также чаще встречается в более холодных регионах мира. Даже неосложненный диабет, особенно при лечении инсулином, может сделать невозможным холодную работу на открытом воздухе в более отдаленных районах. Ранний периферический атеросклероз делает этих людей более чувствительными к холоду и повышает риск местного обморожения.

                        У лиц с нарушением функции щитовидной железы может легко развиться гипотермия из-за недостатка термогенного гормона, в то время как люди с гипертиреозом переносят холод даже в легкой одежде.

                        Пациентам с такими диагнозами следует уделять особое внимание со стороны медицинских работников и информировать об их проблеме.

                        Опорно-проблема. Холод сам по себе не должен вызывать заболеваний опорно-двигательного аппарата, даже ревматизма. С другой стороны, работа в холодных условиях часто очень требовательна к мышцам, сухожилиям, суставам и позвоночнику из-за высокой нагрузки, часто связанной с такого рода работой. Температура в суставах снижается быстрее, чем температура мышц. Холодные суставы — это тугоподвижные суставы из-за увеличения сопротивления движению из-за повышенной вязкости синовиальной жидкости. Холод снижает силу и продолжительность мышечного сокращения. В сочетании с тяжелыми работами или местными перегрузками возрастает риск получения травм. Кроме того, защитная одежда может ухудшить способность контролировать движение частей тела, тем самым увеличивая риск.

                        Артрит в руке является особой проблемой. Есть подозрение, что частое переохлаждение может вызвать артрит, но пока что научных доказательств недостаточно. Существующий артрит кисти снижает функцию руки на холоде и вызывает боль и дискомфорт.

                        криопатии. Криопатии — это расстройства, при которых человек гиперчувствителен к холоду. Симптомы разные, в том числе связанные с сосудистой системой, кровью, соединительной тканью, «аллергия» и другие.

                        Некоторые люди страдают от белых пальцев. Белые пятна на коже, ощущение холода, снижение функции и боль являются симптомами воздействия холода на пальцы. Проблемы чаще встречаются у женщин, но чаще встречаются у курильщиков и рабочих, использующих вибрирующие инструменты или управляющих снегоходами. Симптомы могут быть настолько неприятными, что работа даже при незначительном холодовом воздействии невозможна. Некоторые виды лекарств также могут ухудшить симптомы.

                        холодовая крапивница, из-за сенсибилизированных тучных клеток, проявляется в виде зудящей эритемы на участках кожи, подвергшихся воздействию холода. Если воздействие прекращается, симптомы обычно исчезают в течение одного часа. Редко заболевание осложняется общими и более угрожающими симптомами. Если это так или если крапивница сама по себе очень неприятна, человеку следует избегать любого вида холода.

                        акроцианоз проявляется изменением цвета кожи в сторону цианоза после воздействия холода. Другими симптомами могут быть дисфункция кисти и пальцев в акроцианотической области. Симптомы очень распространены, и часто их можно приемлемо уменьшить, уменьшив воздействие холода (например, подходящую одежду) или уменьшив употребление никотина.

                        Психологический стресс. Холодовое воздействие, особенно в сочетании с холодовыми факторами и удаленностью, вызывает у человека не только физиологический, но и психологический стресс. Во время работы в условиях холодного климата, в плохую погоду, на большие расстояния и, возможно, в потенциально опасных ситуациях психологический стресс может нарушить или даже ухудшить психологическую функцию человека настолько, что работа не может быть безопасной.

                        Курение и нюхание. Нездоровые долгосрочные последствия курения и, в некоторой степени, нюхания табака хорошо известны. Никотин усиливает периферическую вазоконстрикцию, снижает ловкость и повышает риск обморожения.

                        Алкоголь. Употребление алкоголя дает приятное ощущение тепла, и обычно считается, что алкоголь подавляет сужение сосудов, вызванное холодом. Однако экспериментальные исследования на людях при относительно кратковременном воздействии холода показали, что алкоголь не влияет на тепловой баланс в большей степени. Однако дрожь ослабевает, а в сочетании с тяжелыми физическими упражнениями потеря тепла становится очевидной. Известно, что алкоголь является основной причиной смерти при городской гипотермии. Это дает ощущение бравады и влияет на суждение, приводя к игнорированию профилактических мер.

                        Беременность. Во время беременности женщины не более чувствительны к холоду. Наоборот, они могут быть менее чувствительны из-за повышенного метаболизма. Факторы риска во время беременности сочетаются с факторами, связанными с простудой, такими как риск несчастного случая, неуклюжесть из-за одежды, поднятие тяжестей, поскальзывание и экстремальные рабочие положения. Поэтому система здравоохранения, общество и работодатель должны уделять особое внимание беременной женщине на холодных работах.

                        Фармакология и простуда

                        Отрицательные побочные эффекты лекарств при холодовом воздействии могут носить терморегуляторный характер (общий или местный) или же действие лекарства может быть изменено. Пока рабочий сохраняет нормальную температуру тела, большинство назначенных лекарств не влияют на производительность. Однако транквилизаторы (например, барбитураты, бензодиазепины, фентотиазиды, а также циклические антидепрессанты) могут нарушать бдительность. В угрожающей ситуации могут быть нарушены механизмы защиты от гипотермии и снижено осознание опасной ситуации.

                        Бета-адреноблокаторы вызывают сужение периферических сосудов и снижают толерантность к холоду. Если человек нуждается в лекарствах и подвергается воздействию холода в своей рабочей ситуации, следует обратить внимание на отрицательные побочные эффекты этих лекарств.

                        С другой стороны, ни одно лекарство или что-либо другое, выпитое, съеденное или иным образом введенное в организм, не способно повысить нормальную теплопродукцию, например, в экстренной ситуации, когда угрожает переохлаждение или обморожение.

                        Программа контроля здоровья

                        Риски для здоровья, связанные с холодовым стрессом, холодовыми факторами и несчастными случаями или травмами, известны лишь в ограниченной степени. Существуют большие индивидуальные различия в способностях и состоянии здоровья, и это требует тщательного рассмотрения. Как упоминалось ранее, особые заболевания, лекарства и некоторые другие факторы могут сделать человека более восприимчивым к воздействию холода. Программа контроля здоровья должна быть частью процедуры приема на работу, а также повторяющейся деятельностью для персонала. В таблице 6 указаны факторы, которые необходимо контролировать при различных типах холодной обработки.

                        Таблица 6. Рекомендуемые компоненты программ контроля здоровья персонала, подвергающегося холодовому стрессу и холодовым факторам

                        фактор

                        Работа на открытом воздухе

                        Работа в холодильной камере

                        Арктические и субарктические работы

                        Инфекционные заболевания

                        **

                        **

                        Сердечно-сосудистые заболевания

                        **

                        Метаболические заболевания

                        **

                        *

                        Опорно-проблемы

                        *

                        криопатии

                        **

                        **

                        **

                        Психологический стресс

                        **

                        Курение и нюхание

                        **

                        **

                        **

                        Алкоголь

                        **

                        беременность

                        **

                        **

                        Лечение

                        **

                        *

                        *= текущий контроль, **= важный фактор для рассмотрения, = очень важный фактор для рассмотрения.

                         

                        Профилактика холодового стресса

                        Адаптация человека

                        При повторном воздействии холода люди ощущают меньший дискомфорт и учатся приспосабливаться к условиям и справляться с ними более индивидуально и более эффективно, чем в начале воздействия. Это привыкание снижает некоторые эффекты возбуждения и отвлечения внимания, а также улучшает суждение и осторожность.

                        Поведение

                        Наиболее очевидной и естественной стратегией предотвращения холодового стресса и борьбы с ним является предусмотрительность и преднамеренное поведение. Физиологические реакции не очень сильны в предотвращении потерь тепла. Таким образом, люди чрезвычайно зависят от внешних мер, таких как одежда, жилье и внешнее теплоснабжение. Постоянное совершенствование и усовершенствование одежды и снаряжения обеспечивает основу для успешного и безопасного воздействия холода. Тем не менее, важно, чтобы продукты были надлежащим образом протестированы в соответствии с международными стандартами.

                        Ответственность за меры по предотвращению воздействия холода и контролю над ним часто несет работодатель или руководитель. Однако эффективность защитных мер в значительной степени зависит от знаний, опыта, мотивации и способности отдельного работника вносить необходимые коррективы в свои требования, нужды и предпочтения. Таким образом, образование, информация и обучение являются важными элементами программ контроля здоровья.

                        Акклиматизация

                        Имеются данные о различных типах акклиматизации к длительному воздействию холода. Улучшение кровообращения в руках и пальцах позволяет поддерживать более высокую температуру тканей и вызывает более сильную холодовую вазодилатацию (см. Рисунок 18). Ручная работоспособность лучше сохраняется после многократного холодового воздействия на руку.

                        Повторяющееся охлаждение всего тела, по-видимому, усиливает периферическую вазоконстрикцию, тем самым повышая изоляцию поверхностных тканей. Корейские ныряльщики за жемчугом продемонстрировали заметное улучшение теплоизоляции кожи в течение зимнего сезона. Недавние исследования показали, что введение и использование гидрокостюмов настолько снижает холодовой стресс, что изоляция тканей не меняется.

                        Были предложены три типа возможных адаптаций:

                          • повышенная изоляция тканей (как упоминалось ранее)
                          • гипотермическая реакция («контролируемое» снижение внутренней температуры)
                          • метаболическая реакция (усиленный метаболизм).

                               

                              Наиболее выраженные адаптации должны быть обнаружены у коренных жителей холодных регионов. Однако современные технологии и образ жизни уменьшили наиболее экстремальные виды воздействия холода. Одежда, обогреваемые укрытия и сознательное поведение позволяют большинству людей поддерживать почти тропический климат на поверхности кожи (микроклимат), снижая тем самым холодовой стресс. Стимулы к физиологической адаптации ослабевают.

                              Вероятно, наиболее подверженные холоду группы сегодня относятся к полярным экспедициям и промышленным работам в арктических и субарктических регионах. Есть несколько указаний на то, что любая возможная адаптация, обнаруживаемая при сильном воздействии холода (воздух или холодная вода), относится к изолирующему типу. Другими словами, более высокие температуры ядра могут поддерживаться при уменьшенных или неизменных потерях тепла.

                              Диета и водный баланс

                              Во многих случаях холодная работа связана с энергозатратной деятельностью. Кроме того, для защиты от холода требуется одежда и снаряжение весом в несколько килограммов. Эффект ковыляния одежды увеличивает мышечное усилие. Следовательно, данные рабочие задачи требуют больше энергии (и больше времени) в холодных условиях. Потребление калорий с пищей должно компенсировать это. Работникам, работающим на открытом воздухе, следует рекомендовать увеличение процента калорий, обеспечиваемых жиром.

                              Питание, предоставляемое во время холодных операций, должно обеспечивать достаточную энергию. Углеводов должно быть достаточно, чтобы обеспечить стабильный и безопасный уровень сахара в крови у работников, занятых тяжелым трудом. В последнее время на рынок были выпущены пищевые продукты с заявлениями о том, что они стимулируют и увеличивают выработку тепла телом на холоде. Обычно такие продукты состоят только из углеводов, и до сих пор в тестах они не показали лучших результатов, чем аналогичные продукты (шоколад), или лучших, чем ожидалось, исходя из их энергетической ценности.

                              Потеря воды может быть значительной при воздействии холода. Во-первых, охлаждение тканей вызывает перераспределение объема крови, вызывая «холодовой диурез». Задания и одежда должны это учитывать, так как она может быстро развиваться и требует срочного выполнения. Почти сухой воздух при минусовых температурах обеспечивает постоянное испарение с кожи и дыхательных путей, что не сразу ощущается. Потоотделение способствует потере воды, и его следует тщательно контролировать и желательно избегать из-за его вредного воздействия на изоляцию при впитывании одеждой. Вода не всегда доступна при минусовых температурах. На открытом воздухе он должен поставляться или производиться за счет таяния снега или льда. В связи с угнетением жажды работающие на холоде обязаны часто пить воду, чтобы исключить постепенное развитие обезвоживания. Дефицит воды может привести к снижению работоспособности и повышенному риску получения холодовых травм.

                              Подготовка рабочих к работе на морозе

                              На сегодняшний день наиболее эффективными и подходящими мерами для адаптации людей к холодному труду являются кондиционирование — обучение, обучение и практика. Как упоминалось ранее, большая часть успеха приспособления к воздействию холода зависит от поведенческих действий. Опыт и знания являются важными элементами этого поведенческого процесса.

                              Лица, занятые холодными работами, должны получить базовое представление о специфических проблемах холода. Они должны получать информацию о физиологических и субъективных реакциях, аспектах здоровья, риске несчастных случаев и мерах защиты, включая одежду и первую помощь. Их следует постепенно обучать требуемым задачам. Только по прошествии определенного времени (от дней до недель) они должны работать полный рабочий день в экстремальных условиях. В таблице 7 приведены рекомендации по содержанию программ кондиционирования для различных видов холодной обработки.

                              Таблица 7. Компоненты программ кондиционирования для рабочих, подвергшихся воздействию холода

                              Элемент

                              Работа на открытом воздухе

                              Работа в холодильной камере

                              Арктические и субарктические работы

                              Контроль здоровья

                              **

                              Основное введение

                              **

                              Предотвращение несчастных случаев

                              **

                              Основная первая помощь

                              Расширенная первая помощь

                              **

                              *

                              Защитные меры

                              **

                              Обучение выживанию

                              см текст

                              *

                              *= обычный уровень,  **= важный фактор для рассмотрения,   = очень важный фактор для рассмотрения.

                               

                              Базовое введение означает обучение и информацию о конкретных проблемах простуды. Регистрация и анализ несчастных случаев/травм является лучшей базой для превентивных мер. Обучение оказанию первой помощи должно проводиться в качестве базового курса для всего персонала, а отдельные группы должны пройти расширенный курс. Защитные меры являются естественными компонентами программы кондиционирования и рассматриваются в следующем разделе. Обучение выживанию важно для арктических и субарктических районов, а также для работы на открытом воздухе в других отдаленных районах.

                              Технический контроль

                              Общие принципы

                              Из-за множества сложных факторов, влияющих на тепловой баланс человека, и значительных индивидуальных вариаций трудно определить критические температуры для продолжительной работы. Температуры, указанные на рис. 6, следует рассматривать как уровни действий по улучшению условий с помощью различных мер. При температурах ниже значений, указанных на рисунке 6, необходимо контролировать и оценивать воздействие. Методы оценки холодового стресса и рекомендации по ограниченному времени экспозиции рассматриваются в других разделах этой главы. Предполагается, что имеется наилучшая защита рук, ног и тела (одежда). При несоответствующей защите ожидается охлаждение при значительно более высоких температурах.

                              Рис. 6. Расчетные температуры, при которых могут развиться те или иные тепловые дисбалансы тела.*

                              HEA090T8

                              В таблицах 8 и 9 перечислены различные профилактические и защитные меры, которые можно применять к большинству видов холодных работ. Благодаря тщательному планированию и предусмотрительности экономится много усилий. Приведенные примеры являются рекомендациями. Следует подчеркнуть, что окончательная корректировка одежды, снаряжения и рабочего поведения должна быть оставлена ​​на усмотрение человека. Только при осторожной и разумной интеграции поведения с требованиями реальных условий окружающей среды можно создать безопасную и эффективную экспозицию.

                              Таблица 8. Стратегии и меры на различных этапах работы по предотвращению и облегчению холодового стресса

                              Фаза/коэффициент

                              Что делать

                              Этап планирования

                              График работы на более теплое время года (для наружных работ).

                              Проверьте, можно ли выполнять работы в помещении (для наружных работ).

                              Выделите больше времени на задачу с холодными работами и защитной одеждой.

                              Анализировать пригодность инструментов и оборудования для работы.

                              Организуйте работу в подходящих режимах труда и отдыха с учетом задачи, нагрузки и уровня защиты.

                              Обеспечьте отапливаемое помещение или отапливаемое убежище для восстановления.

                              Обеспечьте обучение выполнению сложных рабочих задач в нормальных условиях.

                              Проверить медицинские документы сотрудников.

                              Убедиться в наличии соответствующих знаний и компетентности персонала.

                              Предоставлять информацию о рисках, проблемах, симптомах и профилактических действиях.

                              Разделите товары и рабочую линию и держите разные температурные зоны.

                              Позаботьтесь о низкой скорости, низкой влажности и низком уровне шума приточного воздуха.
                              система кондиционирования.

                              Предоставьте дополнительный персонал, чтобы сократить воздействие.

                              Выберите подходящую защитную одежду и другое защитное снаряжение.

                              Перед рабочей сменой

                              Перед началом работы проверьте климатические условия.

                              Спланируйте адекватный режим работы и отдыха.

                              Возможность индивидуального контроля интенсивности труда и одежды.

                              Выберите подходящую одежду и другое личное снаряжение.

                              Проверьте погоду и прогноз (на открытом воздухе).

                              Подготовьте расписание и посты управления (на открытом воздухе).

                              Организовать систему связи (на открытом воздухе).

                              Во время рабочей смены

                              Предусмотреть периоды перерыва и отдыха в отапливаемом укрытии.

                              Предусмотрите частые перерывы для горячих напитков и еды.

                              Позаботьтесь о гибкости с точки зрения интенсивности и продолжительности работы.

                              Обеспечить замену предметов одежды (носков, перчаток и т.д.).

                              Защищать от потери тепла на холодные поверхности.

                              Минимизируйте скорость воздуха в рабочих зонах.

                              Обеспечьте чистоту рабочего места от воды, льда и снега.

                              Изолируйте землю для стационарных стоячих рабочих мест.

                              Обеспечьте доступ к дополнительной одежде для тепла.

                              Мониторинг субъективных реакций (система напарников) (на открытом воздухе).

                              Регулярно отчитываться перед мастером или на базе (на открытом воздухе).

                              Обеспечьте достаточное время восстановления после тяжелых воздействий (на открытом воздухе).

                              Защищать от воздействия ветра и осадков (на открытом воздухе).

                              Мониторинг климатических условий и прогнозирование изменений погоды (на открытом воздухе).

                              Источник: Изменено из Holmér 1994.

                               

                              Таблица 9. Стратегии и меры, связанные с конкретными факторами и оборудованием

                              Поведение

                              Дайте время поправить одежду.

                              Предотвратите эффекты потоотделения и охлаждения, внося поправки в одежду заблаговременно до изменения темпа работы и/или воздействия.

                              Отрегулируйте скорость работы (сведите потоотделение к минимуму).

                              Избегайте резких изменений интенсивности работы.

                              Обеспечьте достаточное потребление горячей жидкости и горячей пищи.

                              Дайте время вернуться в защищенные места (укрытие, теплое помещение) (на открытом воздухе).

                              Не допускайте намокания одежды водой или снегом.

                              Обеспечьте достаточное восстановление в защищенной зоне (на открытом воздухе).

                              Доклад о ходе работ мастеру или на базу (на открытом воздухе).

                              Сообщайте о серьезных отклонениях от плана и графика (на открытом воздухе).

                              Одежда

                              Выберите одежду, с которой у вас уже есть опыт.

                              С новой одеждой выбирайте проверенную одежду.

                              Выберите уровень изоляции на основе предполагаемого климата и активности.

                              Позаботьтесь о гибкости системы одежды, чтобы обеспечить большую регулировку изоляции.

                              Одежда должна легко надеваться и сниматься.

                              Уменьшите внутреннее трение между слоями за счет правильного выбора тканей.

                              Выберите размер внешних слоев, чтобы освободить место для внутренних слоев.

                              Используйте многослойную систему: — внутренний слой для контроля микроклимата — средний слой для контроля изоляции — внешний слой для защиты от окружающей среды.

                              Внутренний слой не должен впитывать воду, если невозможно контролировать потоотделение.

                              Внутренний слой может быть абсорбирующим, если ожидается отсутствие потоотделения или его незначительное потоотделение.

                              Внутренний слой может состоять из тканей двойного назначения в том смысле, что волокна, соприкасающиеся с кожей, не впитывают влагу, а волокна рядом со средним слоем впитывают воду или влагу.

                              Средний слой должен обеспечивать чердак, чтобы пропускать застойные слои воздуха.

                              Средний слой должен быть формоустойчивым и упругим.

                              Средний слой может быть защищен пароизоляционными слоями.

                              Одежда должна обеспечивать достаточный нахлест в области талии и спины.

                              Внешний слой должен быть выбран в соответствии с дополнительными требованиями защиты, такими как ветер, вода, масло, огонь, разрыв или истирание.

                              Конструкция верхней одежды должна позволять легко и широко контролировать отверстия на шее, рукавах, запястьях и т. д., регулировать вентиляцию внутреннего пространства.

                              Молнии и другие застежки должны функционировать также в условиях снега и ветра.

                              Кнопок следует избегать.

                              Одежда должна позволять работать даже холодными, неуклюжими пальцами.

                              Конструкция должна допускать согнутые положения без сжатия слоев и потери изоляции.

                              Избегайте ненужных ограничений.

                              Носите с собой дополнительные ветрозащитные одеяла (ПРИМЕЧАНИЕ! Алюминизированное «одеяло космонавта» не защищает больше, чем ожидалось от ветрозащиты. Большой полиэтиленовый мешок для мусора имеет тот же эффект).

                              Обучение Обучение

                              Обеспечьте образование и информацию об особых проблемах простуды.

                              Предоставление информации и обучение оказанию первой помощи и лечению холодовых травм.

                              Испытайте машины, инструменты и оборудование в контролируемых холодных условиях.

                              Выберите проверенные товары, если таковые имеются.

                              Тренируйте сложные операции в контролируемых холодных условиях.

                              Информирование о несчастных случаях и предотвращение несчастных случаев.

                              Handwear

                              Рукавицы обеспечивают лучшую общую изоляцию.

                              Варежки должны позволять надевать под них тонкие перчатки.

                              Длительное воздействие, требующее тонкой ручной работы, должно прерываться частыми перерывами на прогрев.

                              Карманные обогреватели или другие внешние источники тепла могут препятствовать или замедлять охлаждение рук.

                              Рукава одежды должны легко вмещать части перчаток или варежек — снизу или сверху.

                              Верхняя одежда должна обеспечивать удобство хранения или фиксации одежды в снятом состоянии.

                              Обувь

                              Сапоги должны обеспечивать высокую изоляцию от земли (подошвы).

                              Подошва должна быть изготовлена ​​из гибкого материала и иметь противоскользящий рисунок.

                              Выберите размер ботинка так, чтобы он мог вместить несколько слоев носков и стельку.

                              Вентиляция большинства обуви плохая, поэтому влажность следует контролировать путем частой замены носков и стелек.

                              Контролируйте влажность с помощью пароизоляции между внутренним и внешним слоями.

                              Дайте ботинкам полностью высохнуть между сменами.

                              Штаны одежды должны легко вмещать части сапог — снизу или сверху.

                              головной убор

                              Гибкий головной убор представляет собой важный инструмент для контроля потерь тепла и тепла всего тела.

                              Головной убор должен быть ветрозащитным.

                              Конструкция должна обеспечивать достаточную защиту ушей и шеи.

                              В конструкции должны быть предусмотрены другие виды средств защиты (например, наушники, защитные очки).

                              Face

                              Маска для лица должна быть ветрозащитной и изолирующей.

                              Металлические детали не должны соприкасаться с кожей.

                              Значительного нагрева и увлажнения вдыхаемого воздуха можно добиться с помощью специальных дыхательных масок или мундштуков.

                              Используйте защитные очки на открытом воздухе, особенно во время слякоти и снега.

                              Используйте средства защиты глаз от ультрафиолетового излучения и бликов.

                              Оборудование Инструменты

                              Выбирайте инструменты и оборудование, предназначенные и испытанные для холодных условий.

                              Выберите конструкцию, позволяющую работать руками в перчатках.

                              Предварительно прогрейте инструменты и оборудование.

                              Храните инструменты и оборудование в отапливаемом помещении.

                              Изолируйте ручки инструментов и оборудования.

                              Спецтехника

                              Выбирайте машины, предназначенные для работы в холодных условиях.

                              Храните технику в защищенном помещении.

                              Предварительно прогрейте технику перед использованием.

                              Изолируйте ручки и элементы управления.

                              Дизайн ручек и органов управления для работы руками в перчатках.

                              Подготовьтесь к легкому ремонту и обслуживанию в неблагоприятных условиях.

                              Рабочее место

                              Держите скорость воздуха как можно ниже.

                              Используйте ветрозащитные щитки или ветрозащитную одежду.

                              Обеспечьте изоляцию заземления при длительной работе стоя, на коленях или лежа.

                              Дополнительный обогрев обеспечивают легкой стационарной работой.

                              Источник: Изменено из Holmér 1994.

                               

                              Некоторые рекомендации относительно климатических условий, при которых следует принимать определенные меры, были даны Американской конференцией государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH, 1992). Основные требования заключаются в том, что:

                                • работники должны быть обеспечены достаточным количеством соответствующей защитной одежды
                                • особые меры предосторожности следует принимать пожилым работникам или работникам с проблемами кровообращения.

                                  Дальнейшие рекомендации, касающиеся обеспечения защиты рук, дизайна рабочего места и методов работы, представлены ниже.

                                  Защита рук

                                  Тонкие операции голыми руками при температуре ниже 16ºC требуют обогрева рук. Металлические рукоятки инструментов и штанги должны быть покрыты изоляционными материалами при температуре ниже -1ºC. Противоконтактные перчатки следует надевать, когда в пределах досягаемости находятся поверхности с температурой –7ºC или ниже. При -17ºC необходимо использовать теплоизоляционные рукавицы. С испаряющимися жидкостями при температуре ниже 4 °C следует обращаться так, чтобы избежать попадания брызг на открытые или плохо защищенные участки кожи.

                                  Практика работы

                                  Ниже –12ºC Эквивалентная холодная температура, работники должны находиться под постоянным наблюдением (система напарников). Применяются многие из мер, приведенных в Таблице 18. В условиях пониженных температур становится все более важным, чтобы работники были проинструктированы по технике безопасности и охране здоровья.

                                  Дизайн рабочего места

                                  Рабочие места должны быть защищены от ветра, скорость воздуха не должна превышать 1 м/с. При необходимости следует использовать ветрозащитную одежду. Защита глаз должна быть предоставлена ​​для особых наружных условий с солнечным светом и заснеженной землей. Медицинский осмотр рекомендуется лицам, постоянно работающим на морозе ниже –18ºC. Рекомендации по мониторингу рабочего места включают следующее:

                                    • Подходящая термометрия должна быть организована, когда температура ниже 16ºC.
                                    • Скорость ветра в помещении следует контролировать не реже, чем каждые 4 часа.
                                    • Работа на открытом воздухе требует измерения скорости ветра и температуры воздуха ниже –1ºC.
                                    • Эквивалентную температуру охлаждения следует определять для комбинации ветра и температуры воздуха.

                                           

                                          Большинство рекомендаций в таблицах 8 и 9 практичны и прямолинейны.

                                          Одежда является важнейшей мерой индивидуального контроля. Многослойный подход обеспечивает более гибкие решения, чем отдельные предметы одежды, объединяющие функцию нескольких слоев. В конце концов, однако, конкретные потребности работника должны стать решающим фактором, определяющим, какая система будет наиболее функциональной. Одежда защищает от охлаждения. С другой стороны, переодевание на холоде является распространенной проблемой, о которой также сообщалось в результате экстремальных воздействий арктических экспедиций. Переодевание может быстро привести к большому количеству пота, который скапливается в слоях одежды. В периоды низкой активности высыхание влажной одежды увеличивает потерю тепла телом. Очевидной превентивной мерой является контроль и снижение потоотделения за счет соответствующего выбора одежды и своевременной адаптации к изменениям темпа работы и климатических условий. Нет такой ткани для одежды, которая могла бы поглощать большое количество пота, а также сохранять хороший комфорт и изолирующие свойства. Шерсть остается воздушной и явно сухой, несмотря на поглощение некоторого количества воды (восстановление влаги), но большое количество пота будет конденсироваться и вызывать проблемы, аналогичные проблемам с другими тканями. Влага дает некоторое выделение тепла и может способствовать сохранению тепла. Однако, когда шерстяная одежда высыхает на теле, происходит обратный процесс, как обсуждалось выше, и человек неизбежно охлаждается.

                                          Современная технология производства волокон позволила создать множество новых материалов и тканей для производства одежды. В настоящее время доступна одежда, которая сочетает в себе водонепроницаемость с хорошей паропроницаемостью или высокую изоляцию при меньшем весе и толщине. Однако очень важно выбирать одежду с гарантированно проверенными свойствами и функциями. Доступно много продуктов, которые пытаются имитировать более дорогие оригинальные продукты. Некоторые из них настолько низкого качества, что их использование может быть даже опасным.

                                          Защита от холода определяется, прежде всего, теплоизоляционным показателем всего комплекта одежды (значением clo). Однако для защиты от холода важны такие свойства, как воздухопроницаемость, паропроницаемость и водонепроницаемость наружного слоя. Существуют международные стандарты и методы испытаний для измерения и классификации этих свойств. Точно так же можно проверить защитные свойства рук и обуви на предмет их холодозащитных свойств с использованием международных стандартов, таких как европейские стандарты EN 511 и EN 344 (CEN 1992, 1993).

                                          Холодные работы на открытом воздухе

                                          Специфические проблемы холодовых работ на открытом воздухе представляют собой совокупность климатических факторов, которые могут привести к холодовому стрессу. Сочетание ветра и низкой температуры воздуха значительно увеличивает охлаждающую способность окружающей среды, что необходимо учитывать с точки зрения организации труда, экранирования рабочего места и одежды. Осадки, будь то в воздухе в виде снега или дождя, или на земле, требуют корректировки. Изменение погодных условий требует от рабочих планировать, приносить и использовать дополнительную одежду и оборудование.

                                          Большая часть проблем, связанных с работой на открытом воздухе, связана с иногда большими колебаниями активности и климата в течение рабочей смены. Не существует системы одежды, которая могла бы вместить такие большие вариации. Следовательно, одежду приходится часто менять и подгонять. Невыполнение этого требования может привести к переохлаждению из-за недостаточной защиты или к потоотделению и перегреву из-за слишком большого количества одежды. В последнем случае большая часть пота конденсируется или впитывается одеждой. В периоды покоя и малой активности мокрая одежда представляет потенциальную опасность, так как ее высыхание отнимает тепло тела.

                                          Защитные меры при работах на открытом воздухе включают соответствующие режимы труда и отдыха с перерывами на отдых в отапливаемых укрытиях или кабинах. Стационарные рабочие задачи могут быть защищены от ветра и осадков тентами с дополнительным обогревом или без него. Для определенных рабочих задач может использоваться точечный обогрев инфракрасными или газовыми обогревателями. Предварительное изготовление деталей или компонентов может выполняться в помещении. При минусовых температурах следует регулярно контролировать условия на рабочем месте, в том числе погоду. Должны существовать четкие правила относительно того, какие процедуры следует применять при ухудшении условий. Уровни температуры, в конечном итоге с поправкой на ветер (индекс охлаждения ветром), должны быть согласованы и связаны с программой действий.

                                          Работа в холодильной камере

                                          Замороженные продукты требуют хранения и транспортировки при низких температурах окружающей среды (–20ºC). Работу в холодильных камерах можно найти в большинстве стран мира. Этот вид искусственного холодового воздействия характеризуется постоянным контролируемым климатом. Рабочие могут выполнять непрерывную работу или, что чаще всего, периодическую работу, переключаясь между холодным и умеренным или теплым климатом за пределами склада.

                                          Поскольку работа требует определенных физических усилий, тепловой баланс можно обеспечить, выбрав соответствующую защитную одежду. Особые проблемы с руками и ногами часто требуют регулярных перерывов каждые 1.5-2 часа. Перерыв должен быть достаточно продолжительным, чтобы можно было согреться (20 минут).

                                          Ручное обращение с замороженными продуктами требует защитных перчаток с достаточной изоляцией (в частности, ладони). Требования и методы испытаний перчаток для защиты от холода приведены в европейском стандарте EN 511, который более подробно описан в статье «Холодовые индексы и стандарты» этой главы. Местные обогреватели (например, инфракрасный излучатель), размещенные на рабочих местах при стационарной работе, улучшают тепловой баланс.

                                          Большая часть работы в холодильных камерах выполняется с помощью вилочных погрузчиков. Большинство этих автомобилей открытые. Движение создает относительную скорость ветра, что в сочетании с низкой температурой увеличивает охлаждение тела. Кроме того, сама работа довольно легкая, а связанная с ней метаболическая теплопродукция невелика. Соответственно, требуемая теплоизоляция одежды довольно высока (около 4 кло) и не может быть обеспечена большинством используемых типов спецодежды. Водителю становится холодно, начиная с ног и рук, и воздействие должно быть ограничено по времени. В зависимости от наличия защитной одежды должны быть организованы соответствующие графики работы с точки зрения работы на холоде и работы или отдыха в нормальных условиях. Простой мерой по улучшению теплового баланса является установка в грузовике сиденья с подогревом. Это может увеличить время работы на холоде и предотвратить локальное охлаждение сиденья и спинки. Более сложные и дорогие решения включают использование кабин с подогревом.

                                          Особые проблемы возникают в жарких странах, где работник холодильного склада, обычно водитель грузовика, периодически подвергается воздействию холода (–30ºC) и жары (30ºC). Кратковременное воздействие (от 1 до 5 минут) в каждом из условий затрудняет выбор подходящей одежды — она может быть слишком теплой для пребывания на открытом воздухе и слишком холодной для работы в холодильной камере. Кабины грузовиков могут быть одним из решений, когда проблема конденсата на окнах будет решена. Должны быть разработаны соответствующие режимы работы и отдыха, основанные на рабочих задачах и доступных средствах защиты.

                                          Прохладные рабочие места, встречающиеся, например, в индустрии свежих продуктов, включают климатические условия с температурой воздуха от +2 до +16ºC, в зависимости от типа. Условия иногда характеризуются высокой относительной влажностью, вызывающей конденсацию воды в холодных местах и ​​влажных или покрытых водой полах. На таких рабочих местах повышен риск поскользнуться. Проблемы могут быть решены хорошей гигиеной рабочего места и соблюдением правил уборки, которые способствуют снижению относительной влажности.

                                          Местная скорость воздуха на рабочих местах часто слишком высока, что приводит к жалобам на сквозняк. Проблемы часто можно решить, заменив или отрегулировав воздухозаборники для холодного воздуха или переставив рабочие места. Буферы с замороженными или холодными продуктами рядом с рабочими местами могут вызывать ощущение сквозняка из-за повышенного радиационного теплообмена. Одежду необходимо выбирать на основе оценки требований. Следует использовать метод IREQ. Кроме того, одежда должна быть разработана для защиты от местных сквозняков, влаги и воды. Специальные гигиенические требования к обращению с пищевыми продуктами накладывают некоторые ограничения на дизайн и тип одежды (т.е. на внешний слой). Соответствующая система одежды должна включать нижнее белье, изолирующие средние слои и внешний слой, чтобы сформировать функциональную и достаточную защитную систему. Головной убор часто требуется из-за гигиенических требований. Однако существующий головной убор для этой цели часто представляет собой бумажную шапку, которая не обеспечивает никакой защиты от холода. Точно так же обувь часто представляет собой сабо или легкую обувь с плохими изоляционными свойствами. Выбор более подходящего головного убора и обуви должен лучше сохранять тепло этих частей тела и способствовать улучшению общего теплового баланса.

                                          Особой проблемой на многих крутых рабочих местах является сохранение ловкости рук. Руки и пальцы быстро остывают, когда мышечная активность низкая или умеренная. Перчатки улучшают защиту, но ухудшают ловкость. Необходимо найти тонкий баланс между этими двумя требованиями. Для резки мяса часто требуется металлическая перчатка. Тонкая текстильная перчатка, надетая под нее, может уменьшить охлаждающий эффект и улучшить комфорт. Тонких перчаток может быть достаточно для многих целей. Дополнительные меры по предотвращению охлаждения рук включают обеспечение изолированных ручек инструментов и оборудования или точечный обогрев с использованием, например, инфракрасных излучателей. Перчатки с электрическим подогревом представлены на рынке, но часто имеют плохую эргономику и недостаточный нагрев или емкость аккумулятора.

                                          Воздействие холодной воды

                                          При погружении тела в воду вероятность больших потерь тепла за короткое время велика и представляет явную опасность. Теплопроводность воды более чем в 25 раз выше, чем у воздуха, и во многих ситуациях способность окружающей воды поглощать тепло фактически бесконечна.

                                          Термонейтральная температура воды составляет от 32 до 33ºC, а при более низких температурах тело реагирует холодным сужением сосудов и ознобом. Длительное нахождение в воде при температуре от 25 до 30°С провоцирует охлаждение организма и прогрессирующее развитие гипотермии. Естественно, что эта реакция становится сильнее и серьезнее при понижении температуры воды.

                                          Воздействие холодной воды часто встречается при несчастных случаях на море и в связи с различными водными видами спорта. Однако даже при профессиональной деятельности рабочие подвергаются риску иммерсионной гипотермии (например, при нырянии, рыбной ловле, судоходстве и других морских операциях).

                                          Жертвам кораблекрушений, возможно, придется войти в холодную воду. Их защита варьируется от кусков тонкой одежды до гидрокостюмов. Спасательные жилеты являются обязательным снаряжением на борту судов. Они должны быть снабжены воротником для уменьшения потерь тепла с головы пострадавшего без сознания. Оборудование судна, эффективность аварийных процедур и поведение экипажа и пассажиров являются важными факторами, определяющими успех операции и последующие условия облучения.

                                          Дайверы регулярно заходят в холодные воды. Температура большинства водоемов с коммерческим дайвингом, особенно на некоторых глубинах, низкая — часто ниже 10°С. Любое длительное пребывание в такой холодной воде требует гидрокостюмов с теплоизоляцией.

                                          Потери тепла. Теплообмен в воде можно рассматривать как просто поток тепла по двум температурным градиентам: один внутренний, от ядра к коже, и один внешний, от поверхности кожи к окружающей воде. Потеря тепла поверхностью тела может быть просто описана как:

                                          Cw = hc· (TskTw) ·AD

                                          в котором Cw это скорость конвективных теплопотерь (Вт), hc - коэффициент конвективной теплопередачи (Вт/°См2), Tsk средняя температура кожи (°C), Tw температура воды (°C) и AD это площадь поверхности тела. Небольшими составляющими потерь тепла от дыхания и от непогружаемых частей тела (например, головы) можно пренебречь (см. раздел о нырянии ниже).

                                          Значение hc находится в диапазоне от 100 до 600 Вт/°см2. Наименьшее значение относится к стоячей воде. Турбулентность, вызванная плаванием или течением воды, удваивает или утраивает коэффициент конвекции. Легко понять, что незащищенное тело может страдать от значительной потери тепла в холодную воду, в конечном итоге превышающей то, что может быть произведено даже при тяжелых физических нагрузках. В самом деле, человек (одетый или раздетый), упавший в холодную воду, в большинстве случаев сберегает больше тепла, лежа неподвижно в воде, чем плывя.

                                          Потери тепла в воду можно значительно уменьшить, если носить специальные защитные костюмы.

                                          Дайвинг. Водолазные работы на несколько сотен метров ниже уровня моря должны защищать водолаза от воздействия давления (один АТА или 0.1 МПа/10 м) и холода. Вдыхание холодного воздуха (или холодной газовой смеси гелия и кислорода) истощает ткани легких от тепла тела. Эта прямая потеря тепла из ядра тела велика при высоком давлении и может легко достигать значений, превышающих метаболическое производство тепла в состоянии покоя. Он плохо воспринимается человеческим организмом. Опасно низкие внутренние температуры могут развиться без дрожи, если поверхность тела теплая. Современная морская работа требует, чтобы водолаз снабжался дополнительным теплом как к костюму, так и к дыхательному аппарату, чтобы компенсировать большие конвективные потери тепла. При глубоководных погружениях зона комфорта более узкая и более теплая, чем на уровне моря: от 30 до 32°С при 20-30 АТ (2-3 МПа) и увеличивается от 32 до 34°С до 50 АТА (5 МПа).

                                          Физиологические факторы: Погружение в холод вызывает сильный, острый респираторный драйв. Начальные реакции включают «удушье на вдохе», гипервентиляцию, тахикардию, периферическую вазоконстрикцию и гипертензию. Инспираторное апноэ в течение нескольких секунд сменяется усиленной вентиляцией. Реакцию почти невозможно контролировать добровольно. Следовательно, человек может легко вдохнуть воду, если море неспокойно и тело погружено в воду. Первые секунды пребывания в очень холодной воде, соответственно, опасны, может произойти внезапное утопление. Медленное погружение и правильная защита тела снижают реакцию и позволяют лучше контролировать дыхание. Реакция постепенно угасает, и нормальное дыхание обычно достигается в течение нескольких минут.

                                          Высокая скорость потери тепла на поверхности кожи подчеркивает важность внутренних (физиологических или конституциональных) механизмов снижения теплового потока между ядром и кожей. Вазоконстрикция уменьшает кровоток в конечностях и сохраняет центральное тепло. Упражнения увеличивают кровоток в конечностях и, в сочетании с усилением внешней конвекции, фактически могут ускорить потерю тепла, несмотря на повышенное теплообразование.

                                          Через 5—10 мин пребывания в очень холодной воде температура конечностей быстро падает. Нервно-мышечная функция ухудшается, а способность координировать и контролировать мышечную деятельность ухудшается. Эффективность плавания может быть значительно снижена, что может быстро поставить человека под угрозу в открытых водах.

                                          Размер тела – еще один важный фактор. Высокий человек имеет большую площадь поверхности тела и теряет больше тепла, чем маленький человек при данных условиях окружающей среды. Однако относительно большая масса тела компенсирует это двумя способами. Скорость образования метаболического тепла увеличивается по отношению к большей площади поверхности, и содержание тепла при данной температуре тела больше. Последний фактор включает большую буферность к тепловым потерям и более медленный темп снижения температуры ядра. Дети подвергаются большему риску, чем взрослые.

                                          Безусловно, наиболее важным фактором является содержание жира в организме, в частности толщина подкожного жира. Жировая ткань является более изолирующей, чем другие ткани, и большая часть периферического кровообращения обходит ее стороной. Как только произошло сужение сосудов, слой подкожного жира действует как дополнительный слой. Изолирующий эффект почти линейно зависит от толщины слоя. Соответственно, женщины в целом имеют больше кожного жира, чем мужчины, и теряют меньше тепла при тех же условиях. Точно так же толстые люди живут лучше, чем худые.

                                          Личная защита. Как упоминалось ранее, длительное пребывание в холодных и умеренных водах требует дополнительной внешней изоляции в виде гидрокостюмов, гидрокостюмов или аналогичного снаряжения. Гидрокостюм из вспененного неопрена обеспечивает теплоизоляцию за счет толщины материала (закрытые пенопластовые ячейки) и относительно контролируемого «просачивания» воды в кожный микроклимат. Последнее явление приводит к нагреванию этой воды и установлению более высокой температуры кожи. Доступны костюмы различной толщины, обеспечивающие более или менее изоляцию. Гидрокостюм сжимается на глубине и, таким образом, теряет большую часть своей изоляции.

                                          Сухой костюм стал стандартом при температуре ниже 10ºC. Это позволяет поддерживать более высокую температуру кожи в зависимости от количества дополнительной изоляции, надетой под костюм. Основополагающим требованием является отсутствие протекания костюма, так как небольшое количество воды (от 0.5 до 1 л) серьезно снижает изоляционную способность. Хотя сухой костюм также сжимается на глубине, автоматически или вручную добавляется сухой воздух из акваланга, чтобы компенсировать уменьшенный объем. Следовательно, можно поддерживать микроклиматический слой воздуха определенной толщины, обеспечивающий хорошую теплоизоляцию.

                                          Как упоминалось ранее, для глубоководных погружений требуется дополнительный обогрев. Дыхательный газ предварительно нагревается, а костюм нагревается за счет смыва теплой воды с поверхности или водолазного колокола. Более современные методы согревания основаны на электрическом нагреве нижнего белья или закрытых канальцах, заполненных теплой жидкостью.

                                          Руки особенно восприимчивы к охлаждению и могут нуждаться в дополнительной защите в виде изоляционных или обогреваемых перчаток.

                                          Безопасные экспозиции. Быстрое развитие гипотермии и неминуемая опасность смерти от воздействия холодной воды требуют определенного прогнозирования безопасных и небезопасных условий воздействия.

                                          На рис. 7 показано прогнозируемое время выживания для типичных условий на шельфе Северного моря. Применяемый критерий – снижение внутренней температуры до 34ºC для десятого процентиля населения. Предполагается, что этот уровень связан с сознательной и управляемой личностью. Надлежащее ношение, использование и функционирование сухого костюма удваивают прогнозируемое время выживания. Нижняя кривая относится к незащищенному человеку в обычной одежде. Поскольку одежда полностью пропитывается водой, эффективная изоляция очень мала, что приводит к короткому времени выживания (с изменениями из Wissler 1988).

                                          Рисунок 7. Прогнозируемое время выживания для типичных сценариев на шельфе Северного моря.

                                          НЕА090F5

                                          Работа в арктических и субарктических регионах

                                          Арктические и субарктические регионы мира представляют собой дополнительные проблемы, помимо обычных холодных работ. Холодный сезон совпадает с наступлением темноты. Дни с солнечным светом короткие. Эти регионы охватывают обширные, незаселенные или малонаселенные территории, такие как Северная Канада, Сибирь и Северная Скандинавия. К тому же природа сурова. Перевозки осуществляются на большие расстояния и занимают длительное время. Сочетание холода, темноты и удаленности требует особого внимания с точки зрения организации работ, подготовки и оборудования. В частности, должно быть обеспечено обучение навыкам выживания и оказания первой помощи, а также должно быть предоставлено и легкодоступно на работе соответствующее оборудование.

                                          Для работающего населения в арктических регионах существует множество опасностей для здоровья, о чем упоминалось в другом месте. Риск несчастных случаев и травм высок, злоупотребление наркотиками распространено, культурные модели создают проблемы, равно как и конфронтация между местной / местной культурой и современными западными промышленными требованиями. Вождение снегохода является примером множественного риска в типичных арктических условиях (см. ниже). Считается, что холодовой стресс является одним из факторов риска, который приводит к более высокой частоте некоторых заболеваний. Географическая изоляция - еще один фактор, вызывающий различные типы генетических дефектов в некоторых местных районах. Эндемические заболевания, например некоторые инфекционные заболевания, также имеют местное или региональное значение. Поселенцы и гастарбайтеры также подвержены более высокому риску различных психологических стрессовых реакций, связанных с новой средой, удаленностью, суровыми климатическими условиями, изоляцией и осведомленностью.

                                          Необходимо учитывать специальные меры для такого рода работ. Работу необходимо проводить в группах по три человека, чтобы в случае опасности один человек мог обратиться за помощью, а другой остался ухаживать за пострадавшим, например, в результате несчастного случая. Следует учитывать сезонные колебания дневного света и климата и соответствующим образом планировать рабочие задачи. Рабочие должны быть проверены на наличие проблем со здоровьем. При необходимости должно быть доступно дополнительное оборудование для чрезвычайных ситуаций или ситуаций выживания. Транспортные средства, такие как автомобили, грузовики или снегоходы, должны иметь специальное оборудование для ремонта и аварийных ситуаций.

                                          Специфической рабочей проблемой в этих регионах является снегоход. С шестидесятых годов снегоход превратился из примитивного, низкотехнологичного транспортного средства в быстрое и технически высокоразвитое. Чаще всего он используется для отдыха, а также для работы (от 10 до 20%). Типичными профессиями, использующими снегоход, являются полиция, военнослужащие, оленеводы, лесорубы, фермеры, турбизнес, охотники и поисково-спасательные отряды.

                                          Воздействие вибрации от снегохода означает сильно повышенный риск вибрационных травм для водителя. Водитель и пассажиры подвергаются воздействию неочищенных выхлопных газов. Шум, производимый двигателем, может привести к потере слуха. Из-за высокой скорости, неровностей местности и плохой защиты водителя и пассажиров высок риск аварий.

                                          Опорно-двигательный аппарат подвергается вибрациям и экстремальным рабочим положениям и нагрузкам, особенно при движении по пересеченной местности или склонам. Если вы застряли, работа с тяжелым двигателем вызывает потливость и часто проблемы с опорно-двигательным аппаратом (например, люмбаго).

                                          Холодовые травмы распространены среди работников снегоходов. Скорость автомобиля усугубляет воздействие холода. Типичными травмированными частями тела являются лицо (в крайних случаях может включать роговицу), уши, руки и ноги.

                                          Снегоходы обычно используются в отдаленных районах, где климат, рельеф местности и другие условия способствуют риску.

                                          Шлем для снегохода должен быть разработан для рабочей ситуации на снегоходе с учетом конкретных рисков воздействия, создаваемых самим транспортным средством, условиями местности и климатом. Одежда должна быть теплой, непродуваемой и эластичной. Переходные процессы, возникающие при езде на снегоходе, трудно вместить в одну систему одежды и требуют особого внимания.

                                          Движение снегоходов в отдаленных районах также создает проблемы со связью. Организация работы и оборудование должны обеспечивать безопасную связь с базой. Необходимо иметь дополнительное оборудование для действий в чрезвычайных ситуациях и обеспечения защиты в течение времени, достаточного для работы спасательной команды. К такому снаряжению относятся, например, ветровой мешок, дополнительная одежда, средства первой помощи, лопата для уборки снега, ремонтный комплект и кухонные принадлежности.

                                           

                                          Назад

                                          Профилактику физиопатологических последствий воздействия холода необходимо рассматривать с двух точек зрения: первая касается физиопатологических эффектов, наблюдаемых при общем воздействии холода (то есть всего тела), а вторая касается наблюдаемых при локальном воздействии холода. насморк, преимущественно поражающий конечности (кисти и стопы). Профилактические мероприятия в связи с этим направлены на снижение частоты двух основных видов холодового стресса — случайного переохлаждения и обморожения конечностей. Необходим двойной подход: физиологические методы (например, адекватное питание и увлажнение, развитие адаптационных механизмов) и фармакологические и технологические меры (например, укрытие, одежда). В конечном итоге все эти методы направлены на повышение толерантности к холоду как на общем, так и на местном уровне. Кроме того, важно, чтобы работники, подвергающиеся воздействию холода, располагали информацией и пониманием таких травм, необходимых для обеспечения эффективной профилактики.

                                          Физиологические методы профилактики холодовой травмы

                                          Воздействие холода у человека в состоянии покоя сопровождается сужением периферических сосудов, ограничивающим кожную теплоотдачу, и метаболической теплопродукцией (в основном за счет активности дрожи), что предполагает необходимость приема пищи. Затраты энергии, необходимые для всех видов физической деятельности на холоде, увеличиваются из-за трудности ходьбы по снегу или льду и частой необходимости иметь дело с тяжелым снаряжением. Более того, потеря воды может быть значительной из-за потоотделения, связанного с этой физической активностью. Если эту потерю воды не компенсировать, может произойти обезвоживание, повышающее восприимчивость к обморожению. Обезвоживание часто усугубляется не только произвольным ограничением потребления воды из-за трудности приема достаточного количества жидкости (вода может быть заморожена или может потребоваться растапливать снег), но и тенденцией избегать достаточно частого мочеиспускания (мочия). , что требует выхода из убежища. Потребность в воде на морозе трудно оценить, так как она зависит от индивидуальной рабочей нагрузки и теплоизоляции одежды. Но в любом случае прием жидкости должен быть обильным и в виде горячих напитков (от 5 до 6 л в день при физической нагрузке). Наблюдение за цветом мочи, которая должна оставаться прозрачной, дает хорошее представление о ходе приема жидкости.

                                          Что касается потребления калорий, то можно предположить, что в холодном климате необходимо увеличение на 25-50% по сравнению с умеренным или жарким климатом. Формула позволяет рассчитать калорийность питания (в ккал), необходимую для энергетического баланса на холоде на человека и в сутки: ккал/человек в сутки = 4,151–28.62.Ta, Где Ta температура окружающей среды в °C (1 ккал = 4.18 Дж). Таким образом, для Ta -20ºC, потребность около 4,723 ккал (2.0 х 104 J) следует ожидать. Прием пищи, по-видимому, не должен качественно изменяться, чтобы избежать проблем с пищеварением по типу диареи. Например, холодный рацион (RCW) армии Соединенных Штатов состоит из 4,568 ккал (1.9 х 104 J), в обезвоженной форме, в день и на человека, и качественно распределяется следующим образом: 58% углеводов, 11% белков и 31% жиров (Edwards, Roberts and Mutter 1992). Преимущество обезвоженных продуктов состоит в том, что они легкие и их легко приготовить, но перед употреблением их необходимо регидратировать.

                                          По возможности прием пищи должен быть горячим и разделен на завтрак и обед в нормальных количествах. Дополнение обеспечивается горячими супами, сухим печеньем и злаковыми батончиками, которые перекусывают в течение дня, и увеличением калорийности рациона за ужином. Это последнее наиболее целесообразное средство усиливает вызванный диетой термогенез и помогает субъекту заснуть. Употребление алкоголя крайне нецелесообразно в холодном климате, потому что алкоголь вызывает расширение сосудов кожи (источник потери тепла) и увеличивает диурез (источник потери воды), изменяя чувствительность кожи и ухудшая суждение (которые являются основными факторами). участвует в распознавании первых признаков холодовой травмы). Чрезмерное употребление напитков, содержащих кофеин, также вредно, так как это вещество оказывает периферическое сосудосуживающее действие (повышение риска обморожения) и мочегонное действие.

                                          В дополнение к адекватному питанию развитие как общих, так и местных адаптационных механизмов может снизить частоту холодовых травм и улучшить психологическую и физическую работоспособность за счет уменьшения стресса, вызванного холодом. Однако необходимо определить понятия адаптация, акклиматизация привыкание к холоду, причем эти три термина различаются по своему значению в зависимости от использования разными теоретиками.

                                          По мнению Игана (1963), термин адаптация к холоду является общим термином. Под понятием адаптации он объединяет понятия генетической адаптации, акклиматизации и привыкания. Генетическая адаптация относится к физиологическим изменениям, передающимся генетически, которые способствуют выживанию во враждебной среде. Блай и Джонсон (1973) проводят различие между генетической адаптацией и фенотипической адаптацией, определяя понятие адаптации как «изменения, которые уменьшают физиологическое напряжение, вызванное стрессовым компонентом окружающей среды».

                                          Акклиматизация может быть определена как функциональная компенсация, которая устанавливается в течение периода от нескольких дней до нескольких недель в ответ либо на сложные факторы окружающей среды, такие как климатические колебания в естественной среде, либо на уникальный фактор окружающей среды, например, в лаборатории. («искусственная акклиматизация» или «акклиматизация» этих писателей) (Eagan 1963).

                                          Привыкание является результатом изменения физиологических реакций в результате ослабления реакции центральной нервной системы на определенные раздражители (Eagan, 1963). Это привыкание может быть специфическим или общим. Специфическое привыкание — это процесс, когда определенная часть тела привыкает к повторяющемуся раздражителю, тогда как общее привыкание — это процесс, посредством которого все тело привыкает к повторяющемуся раздражителю. Местная или общая адаптация к холоду обычно приобретается путем привыкания.

                                          Как в лаборатории, так и в естественных условиях наблюдались разные типы общей адаптации к холоду. Hammel (1963) разработал классификацию этих различных типов адаптации. Метаболический тип адаптации проявляется в поддержании внутренней температуры в сочетании с большей выработкой метаболического тепла, как у алакалуфов Огненной Земли или индейцев Арктики. Адаптация изоляционного типа проявляется также сохранением внутренней температуры, но с понижением средней температуры кожи (аборигены тропического побережья Австралии). Адаптация гипотермического типа проявляется более или менее значительным понижением внутренней температуры (племя пустыни Калахари, индейцы кечуа Перу). Наконец, существует адаптация смешанного изоляционно-гипотермического типа (аборигены центральной Австралии, саамы, корейские ныряльщики-амасы).

                                          В действительности эта классификация носит чисто качественный характер и не учитывает всех составляющих теплового баланса. Поэтому недавно мы предложили не только качественную, но и количественную классификацию (см. табл. 1). Изменение температуры тела само по себе не обязательно указывает на наличие общей адаптации к холоду. Действительно, изменение задержки начала озноба является хорошим показателем чувствительности системы терморегуляции. Bittel (1987) также предложил снижение теплового долга как показатель адаптации к холоду. Кроме того, этим автором показано значение калорийности рациона в развитии адаптационных механизмов. Мы подтвердили это наблюдение в нашей лаборатории: у испытуемых, акклиматизировавшихся в лаборатории к холоду при 1 °С в течение 1 месяца прерывистым образом, развивалась адаптация гипотермического типа (Savourey et al., 1994, 1996). Гипотермия напрямую связана с уменьшением процента жировой массы тела. Уровень аэробной физической подготовленности (VO2max), по-видимому, не участвует в развитии этого типа адаптации к холоду (Bittel et al., 1988; Savourey, Vallerand and Bittel, 1992). Адаптация гипотермического типа представляется наиболее предпочтительной, поскольку она поддерживает энергетические запасы, отсрочив начало озноба, но при этом гипотермия не опасна (Bittel et al., 1989). Недавняя работа в лаборатории показала, что этот тип адаптации можно вызвать, подвергая людей периодическому локальному погружению нижних конечностей в ледяную воду. Более того, этот тип акклиматизации развил «синдром полярного трийодтиронина», описанный Ридом и его сотрудниками в 1990 году у субъектов, которые долгое время находились в полярном регионе. Этот комплексный синдром остается недостаточно изученным и проявляется в основном снижением пула общего трийодтиронина как в термически нейтральной среде, так и при остром воздействии холода. Однако связь между этим синдромом и адаптацией гипотермического типа еще предстоит определить (Savourey et al., 1996).

                                          Таблица 1. Общие адаптационные механизмы к холоду, изучаемые при выполнении стандартного холодового теста до и после периода акклиматизации.

                                          Мера

                                          Использование меры в качестве индикатора
                                          адаптации

                                          изменение
                                          индикатор,

                                          Тип адаптации

                                          ректальное
                                          температура tre(° C)

                                          Разница между тre в конце холодного испытания и tre при термической нейтральности после акклиматизации

                                          + или =

                                          нормотермический
                                          гипотермический


                                          Средняя температура кожи tsk(° C)


                                          ‾тsk°C после/‾tsk°С до,
                                          в котором `tsk это уровень
                                          в конце холодного теста


                                          <1
                                          =1
                                          >1


                                          изоляционный
                                          изоизоляционный
                                          гипоинсуляционный


                                          среднее
                                          метаболизм ‾M (Вт/м2)


                                          Соотношение ‾M после акклиматизации
                                          до ‾M перед акклиматизацией


                                          <1
                                          =
                                          >1


                                          метаболический
                                          изометаболический
                                          гипометаболический

                                           

                                          Местная адаптация конечностей хорошо задокументирована (LeBlanc, 1975). Его изучали как у туземных племен или профессиональных групп, естественно подвергающихся холоду конечностей (эскимосы, саамы, рыбаки на острове Гаспе, английские резчики рыбы, почтальоны в Квебеке), так и у субъектов, искусственно адаптированных в лаборатории. Все эти исследования показали, что об этой адаптации свидетельствуют более высокие температуры кожи, меньшая боль и более раннее парадоксальное расширение сосудов, которое происходит при более высоких температурах кожи, что позволяет предотвратить обморожение. Эти изменения в основном связаны с усилением периферического кожного кровотока, а не с локальной выработкой тепла на мышечном уровне, как мы недавно показали (Savourey, Vallerand and Bittel, 1992). Погружения конечностей несколько раз в день в холодную воду (5°С) в течение нескольких недель достаточно, чтобы вызвать становление этих местных адаптационных механизмов. С другой стороны, имеется мало научных данных о стойкости этих различных типов адаптации.

                                          Фармакологические методы профилактики холодовой травмы

                                          Использование препаратов для повышения толерантности к холоду было предметом ряда исследований. Общая толерантность к холоду может быть повышена путем стимулирования термогенеза с помощью лекарств. Действительно, на людях было показано, что активность озноба заметно сопровождается увеличением окисления углеводов в сочетании с повышенным потреблением мышечного гликогена (Martineau and Jacob 1988). Метилксантиновые соединения оказывают свое действие, стимулируя симпатическую систему, точно так же, как холод, усиливая тем самым окисление углеводов. Однако Wang, Man и Bel Castro (1987) показали, что теофиллин неэффективен в предотвращении падения температуры тела у людей, находящихся в состоянии покоя на холоде. С другой стороны, комбинация кофеина с эфедрином позволяет лучше поддерживать температуру тела в тех же условиях (Vallerand, Jacob and Kavanagh, 1989), в то время как прием только кофеина не влияет ни на температуру тела, ни на метаболический ответ (Kenneth et al. , 1990). Фармакологическая профилактика последствий холода на общем уровне все еще является предметом исследований. На местном уровне проведено мало исследований по фармакологической профилактике обморожения. На животной модели обморожения было испытано определенное количество препаратов. Антиагреганты тромбоцитов, кортикоиды, а также различные другие вещества оказывали защитное действие при условии их введения до периода согревания. Насколько нам известно, никаких исследований на людях по этому вопросу не проводилось.

                                          Технические методы предотвращения обморожения

                                          Эти методы являются основным элементом профилактики обморожения, и без их использования человек не смог бы жить в холодных климатических зонах. Строительство убежищ, использование источника тепла, а также использование одежды позволяют людям жить в очень холодных регионах, создавая благоприятный микроклимат окружающей среды. Однако преимущества, предоставляемые цивилизацией, иногда недоступны (в случае гражданских и военных экспедиций, лиц, потерпевших кораблекрушение, раненых, бродяг, жертв лавин и т. д.). Поэтому эти группы особенно подвержены холодовым травмам.

                                          Меры предосторожности при работе на холоде

                                          Проблема подготовки к работе на холоде касается в основном людей, не привыкших работать на холоде и/или выходцев из умеренных климатических зон. Информация о травмах, которые могут быть вызваны холодом, имеет принципиальное значение, но также необходимо получить информацию об определенном количестве типов поведения. Каждый работающий в холодной зоне должен знать первые признаки травмы, особенно местной травмы (цвет кожи, боль). Поведение в отношении одежды имеет жизненно важное значение: несколько слоев одежды позволяют владельцу приспособить изоляцию, обеспечиваемую одеждой, к текущим уровням расхода энергии и внешнего стресса. Влажные вещи (дождь, пот) необходимо высушить. Необходимо уделять все внимание защите рук и ног (отсутствие тугих повязок, внимание к адекватному покрытию, своевременная смена носков — скажем, два или три раза в день — из-за потоотделения). Следует избегать прямого контакта со всеми холодными металлическими предметами (риск немедленного обморожения). Одежда должна быть защищена от холода и проверена перед любым воздействием холода. Следует помнить о правилах кормления (с учетом калорийности рациона и потребности в воде). Злоупотребление алкоголем, кофеином и никотином должно быть запрещено. Вспомогательное снаряжение (укрытие, палатки, спальные мешки) должно быть проверено. Конденсат в палатках и спальных мешках необходимо удалять во избежание образования льда. Рабочие не должны дуть в свои перчатки, чтобы согреть их, иначе это также приведет к образованию льда. Наконец, следует дать рекомендации по улучшению физической формы. Действительно, хороший уровень аэробной физической подготовки способствует лучшему термогенезу при сильном холоде (Bittel et al., 1988), но также обеспечивает лучшую физическую выносливость, что является благоприятным фактором из-за дополнительных потерь энергии при физической активности на холоде.

                                          Лица среднего возраста должны находиться под тщательным наблюдением, так как они более подвержены обморожению, чем молодые люди, из-за более ограниченной сосудистой реакции. Чрезмерная утомляемость и малоподвижный образ жизни повышают риск получения травм. Лица с определенными заболеваниями (холодовая крапивница, синдром Рейно, стенокардия, предшествующее обморожение) должны избегать воздействия сильного холода. Могут быть полезны некоторые дополнительные советы: защищайте открытые участки кожи от солнечного излучения, защищайте губы специальными кремами и защищайте глаза солнцезащитными очками от ультрафиолетового излучения.

                                          Когда проблема действительно возникает, рабочие в холодной зоне должны сохранять спокойствие, не должны отделяться от группы и должны поддерживать тепло своего тела, копая ямы и сбившись в кучу. Особое внимание следует уделить снабжению продовольствием и средствам вызова помощи (радио, аварийные ракеты, сигнальные зеркала и т. д.). Там, где существует опасность погружения в холодную воду, должны быть предусмотрены спасательные шлюпки, а также водонепроницаемое оборудование с хорошей теплоизоляцией. В случае кораблекрушения без спасательной шлюпки человек должен попытаться максимально ограничить потерю тепла, цепляясь за плавучие материалы, свернувшись калачиком и умеренно плавая, по возможности грудью над водой, потому что конвекция, создаваемая плаванием, значительно увеличивается. потери тепла. Пить морскую воду вредно из-за высокого содержания солей.

                                          Модификация Заданий на Холоде

                                          В холодной зоне рабочие задачи значительно видоизменяются. Вес одежды, переноска грузов (палатки, продовольствие и т. д.) и необходимость пересечения труднопроходимой местности увеличивают затраты энергии при физической нагрузке. Кроме того, одежда мешает движению, координации и ловкости рук. Поле зрения часто уменьшается из-за ношения солнцезащитных очков. Далее восприятие фона изменено и уменьшено до 6 м при температуре сухого воздуха ниже -18ºС или при ветре. Видимость может быть нулевой в снегопад или в туман. Наличие перчаток затрудняет выполнение определенных задач, требующих тонкой работы. Из-за конденсата инструменты часто покрываются льдом, и брать их голыми руками сопряжено с определенным риском обморожения. Физическая структура одежды изменяется при сильном холоде, и лед, который может образоваться в результате замерзания в сочетании с конденсацией, часто блокирует застежки-молнии. Наконец, топливо должно быть защищено от замерзания с помощью антифриза.

                                          Так, для оптимального выполнения задач в холодном климате должно быть несколько слоев одежды; адекватная защита конечностей; меры против конденсата в одежде, на инструментах и ​​в палатках; и регулярное утепление в отапливаемом укрытии. Рабочие задачи должны выполняться в виде последовательности простых задач, по возможности выполняемых двумя рабочими группами, одна из которых работает, а другая разогревается. Следует избегать бездействия на холоде, а также одиночной работы вдали от пройденных путей. Компетентное лицо может быть назначено ответственным за защиту и предотвращение несчастных случаев.

                                          В заключение следует отметить, что хорошее знание холодовой травмы, знание окружающей среды, хорошая подготовка (физическая подготовка, питание, индукция адаптационных механизмов), соответствующая одежда и правильное распределение задач могут предотвратить холодовую травму. В случае травмы худшего можно избежать с помощью быстрой помощи и немедленного лечения.

                                          Защитная одежда: водонепроницаемая одежда

                                          Ношение водонепроницаемой одежды предназначено для защиты от последствий случайного погружения в воду и, следовательно, касается не только всех рабочих, которые могут пострадать от таких несчастных случаев (моряки, летчики), но и тех, кто работает в холодной воде (профессиональные водолазы). Таблица 2, извлеченная из Океанографический атлас Североамериканского океана, показывает, что даже в западной части Средиземноморья температура воды редко превышает 15ºC. В условиях погружения время выживания человека в одежде со спасательным поясом, но без средств защиты от погружения оценивается в 1.5 часа в Балтийском море и 6 часов в Средиземном море в январе, тогда как в августе оно составляет 12 часов в Балтийском и ограничивается только истощением в Средиземноморье. Поэтому ношение защитного снаряжения является необходимостью для работающих в море, особенно для тех, кто может погрузиться в воду без немедленной помощи.

                                          Таблица 2. Среднемесячное и годовое количество дней, когда температура воды ниже 15 °С.

                                          Месяц

                                          Западная Балтика

                                          Немецкий залив

                                          Атлантический океан
                                          (от Бреста)

                                          Западное Средиземноморье

                                          январь

                                          31

                                          31

                                          31

                                          31

                                          февраль

                                          28

                                          28

                                          28

                                          28

                                          март

                                          31

                                          31

                                          31

                                          31

                                          апрель

                                          30

                                          30

                                          30

                                          26 - 30

                                          май

                                          31

                                          31

                                          31

                                          8

                                          июнь

                                          25

                                          25

                                          25

                                          иногда

                                          июль

                                          4

                                          6

                                          иногда

                                          иногда

                                          август

                                          4

                                          иногда

                                          иногда

                                          0

                                          сентябрь

                                          19

                                          3

                                          иногда

                                          иногда

                                          октябрь

                                          31

                                          22

                                          20

                                          2

                                          ноябрь

                                          30

                                          30

                                          30

                                          30

                                          декабрь

                                          31

                                          31

                                          31

                                          31

                                          Всего

                                          295

                                          268

                                          257

                                          187

                                           

                                          Трудности производства такого оборудования сложны, поскольку необходимо учитывать многочисленные, часто противоречащие друг другу требования. Эти ограничения включают: (1) тот факт, что теплозащита должна быть эффективной как на воздухе, так и в воде, не препятствуя испарению пота (2) необходимость удержания субъекта на поверхности воды и (3) задачи, которые необходимо выполнять. вне. Кроме того, оборудование должно быть спроектировано с учетом связанного с ним риска. Для этого требуется точное определение ожидаемых потребностей: тепловая среда (температура воды, воздуха, ветра), время до прибытия помощи и, например, наличие или отсутствие спасательной шлюпки. Изоляционные характеристики одежды зависят от используемых материалов, контуров тела, сжимаемости защитной ткани (которая определяет толщину слоя воздуха, заключенного в одежде за счет давления воды), и влажность, которая может присутствовать в одежде. Наличие влаги в этом виде одежды зависит в основном от того, насколько она водонепроницаема. Оценка такого оборудования должна учитывать эффективность тепловой защиты, обеспечиваемой не только в воде, но и на холодном воздухе, и включать оценки как вероятного времени выживания с точки зрения температуры воды и воздуха, так и ожидаемого теплового стресса и возможная механическая помеха от одежды (Boutelier 1979). Наконец, испытания на водонепроницаемость, проводимые на движущемся объекте, позволят обнаружить возможные недостатки в этом отношении. В конечном итоге антииммерсионное оборудование должно отвечать трем требованиям:

                                          • Он должен обеспечивать эффективную тепловую защиту как в воде, так и на воздухе.
                                          • Это должно быть удобно.
                                          • Он не должен быть ни слишком ограничительным, ни слишком тяжелым.

                                           

                                          Для выполнения этих требований были приняты два принципа: либо использовать материал, не являющийся водонепроницаемым, но сохраняющий свои изоляционные свойства в воде (как в случае с так называемым «мокрым» гидрокостюмом), либо обеспечивать полную водонепроницаемость материалами, которые являются дополнительно изоляционными («сухими» костюмами). В настоящее время принцип мокрой одежды применяется все реже, особенно в авиации. В течение последнего десятилетия Международная морская организация рекомендовала использование антипогружного костюма или спасательного костюма, соответствующего критериям Международной конвенции по охране человеческой жизни на море (СОЛАС), принятой в 1974 году. Эти критерии касаются, в частности, изоляции, минимальная инфильтрация воды в костюм, размер костюма, эргономика, совместимость со средствами для плавания и процедуры испытаний. Однако применение этих критериев порождает ряд проблем (в частности, связанных с определением применяемых тестов).

                                          Несмотря на то, что они были известны очень давно, поскольку эскимосы использовали сшитые вместе тюленьи шкуры или тюленьи кишки, антииммерсионные костюмы трудно усовершенствовать, и критерии стандартизации, вероятно, будут пересмотрены в будущем.

                                           

                                          Назад

                                          Вторник, 22 Март 2011 20: 34

                                          Холодные индексы и стандарты

                                          Холодовой стресс определяется как термическая нагрузка на организм, при которой ожидаются большие, чем обычно, потери тепла и требуются компенсаторные терморегуляторные действия для поддержания термической нейтральности тела. Таким образом, нормальные тепловые потери относятся к тому, что люди обычно испытывают в условиях проживания в помещении (температура воздуха от 20 до 25ºC).

                                          В отличие от условий в жару, одежда и активность являются положительными факторами в том смысле, что чем больше одежды, тем меньше потеря тепла, а больше активности означает более высокую внутреннюю выработку тепла и больший потенциал для компенсации потери тепла. Соответственно, методы оценки сосредоточены на определении необходимой защиты (одежды) при заданных уровнях активности, требуемых уровнях активности для данной защиты или значений «температуры» для заданных комбинаций этих двух факторов (Burton and Edholm, 1955; Holmér, 1988; Parsons, 1993).

                                          Однако важно понимать, что существуют пределы того, сколько одежды можно носить и насколько высокий уровень активности может поддерживаться в течение продолжительных периодов времени. Одежда для защиты от холода имеет тенденцию быть громоздкой и ковыляющей. Требуется больше места для движения и перемещений. Уровень активности может определяться темпом работы, но желательно, чтобы он контролировался человеком. Для каждого человека существует определенная наивысшая скорость производства энергии, зависящая от физической работоспособности, которая может поддерживаться в течение длительных периодов времени. Таким образом, высокая физическая работоспособность может быть полезной при длительном экстремальном воздействии.

                                          В данной статье рассматриваются методы оценки и контроля холодового стресса. Проблемы, связанные с организационными, психологическими, медицинскими и эргономическими аспектами, рассматриваются в другом месте.

                                          Холодная работа

                                          Холодная работа охватывает множество условий как в естественных, так и в искусственных условиях. Наиболее сильное воздействие холода связано с полетами в открытый космос. Однако холодные условия работы на поверхности земли охватывают диапазон температур более 100°С (таблица 1). Естественно, ожидается, что величина и тяжесть холодового стресса будут увеличиваться при понижении температуры окружающей среды.

                                          Таблица 1. Температуры воздуха различных холодных производственных помещений

                                          –120 ºС

                                          Климатическая камера для криотерапии человека

                                          –90 ºС

                                          Самая низкая температура на южной полярной базе Восток

                                          –55 ºС

                                          Холодильный склад для мяса рыбы и производства замороженных, вяленых продуктов

                                          –40 ºС

                                          «Нормальная» температура на полярной базе

                                          –28 ºС

                                          Холодильный склад для продуктов глубокой заморозки

                                          от +2 до +12 ºC

                                          Хранение, подготовка и транспортировка свежих пищевых продуктов

                                          от –50 до –20 ºC

                                          Средняя температура января на севере Канады и Сибири

                                          от –20 до –10 ºC

                                          Средняя температура января на юге Канады, севере Скандинавии, центральной части России

                                          от –10 до 0 ºC

                                          Средняя январская температура севера США, юга Скандинавии, центральной Европы, некоторых районов Ближнего и Дальнего Востока, центральной и северной Японии.

                                          Источник: Изменено из Holmér 1993.

                                          Из 1 таблицы видно, что во многих странах большое количество людей, работающих на открытом воздухе, испытывают более или менее сильный холодовой стресс. Кроме того, холодильные камеры работают во всех частях мира. Опросы в скандинавских странах показывают, что примерно 10% всего рабочего населения считают холод основным раздражающим фактором на рабочем месте.

                                          Типы холодового стресса

                                          Можно выделить следующие виды холодового стресса:

                                            • охлаждение всего тела
                                            • местное охлаждение, включая охлаждение конечностей, конвективное охлаждение кожи (охлаждение ветром), кондуктивное охлаждение кожи (контактное охлаждение) и охлаждение дыхательных путей.

                                               

                                              Скорее всего, несколько, если не все из них, могут присутствовать одновременно.

                                              Оценка холодового стресса включает установление риска одного или нескольких из упомянутых эффектов. Как правило, таблица 2 может использоваться в качестве первой грубой классификации. В целом холодовой стресс увеличивается, чем ниже уровень физической активности и чем меньше доступная защита.

                                              Таблица 2. Схематическая классификация наклепа

                                              Температура

                                              Тип работы

                                              Тип холодового стресса

                                              от 10 до 20 ºC

                                              Сидячая, легкая работа, мелкая ручная работа

                                              Охлаждение всего тела, охлаждение конечностей

                                              от 0 до 10 ºC

                                              Сидячая и стационарная, легкая работа

                                              Охлаждение всего тела, охлаждение конечностей

                                              от –10 до 0 ºC

                                              Легкий физический труд, работа с инструментами и материалами

                                              Охлаждение всего тела, охлаждение конечностей, контактное охлаждение

                                              от –20 до –10 ºC

                                              Умеренная активность, работа с металлами и жидкостями (бензин и т. д.), ветреная погода

                                              Охлаждение всего тела, охлаждение конечностей, контактное охлаждение, конвективное охлаждение

                                              Ниже –20 ºC

                                              Все виды работ

                                              Все виды холодового стресса

                                               

                                              Информацию, приведенную в таблице, следует интерпретировать как сигнал к действию. Другими словами, следует оценивать и при необходимости контролировать конкретный тип холодового стресса. При умеренных температурах преобладают проблемы, связанные с дискомфортом и потерей функций из-за локального охлаждения. При более низких температурах важным фактором является неизбежный риск обморожения как следствие других эффектов. Для многих эффектов еще не существует дискретных взаимосвязей между уровнем стресса и эффектом. Нельзя исключать, что конкретная проблема с холодом может сохраняться и за пределами диапазона температур, обозначенного в таблице.

                                              Методы оценки

                                              Методы оценки холодового стресса представлены в Техническом отчете ISO 11079 (ISO TR 11079, 1993). Другие стандарты, касающиеся определения метаболического производства тепла (ISO 8996, 1988), оценки тепловых характеристик одежды (ISO 9920, 1993) и физиологических измерений (ISO DIS 9886, 1989c), предоставляют дополнительную информацию, полезную для оценки холодового стресса.

                                              На рис. 1 показана взаимосвязь между климатическими факторами, ожидаемым охлаждающим эффектом и рекомендуемым методом оценки. Более подробная информация о методах и сборе данных приводится ниже.

                                              Рисунок 1. Оценка холодового стресса в связи с климатическими факторами и эффектами охлаждения.

                                              НЕА110F1

                                              Охлаждение всего тела

                                              Риск охлаждения всего тела определяется путем анализа условий теплового баланса тела. Уровень изоляции одежды, необходимый для теплового баланса при определенных уровнях физиологической нагрузки, рассчитывается с помощью математического уравнения теплового баланса. Рассчитанное требуемое значение изоляции IREQ можно рассматривать как индекс холодового стресса. Значение указывает уровень защиты (выраженный в clo). Чем выше значение, тем выше риск теплового дисбаланса тела. Два уровня напряжения соответствуют низкому уровню (нейтральное или «комфортное» ощущение) и высокому уровню (ощущение от легкого холода до холода).

                                              Использование IREQ включает три этапа оценки:

                                                • определение IREQ для заданных условий воздействия
                                                • сравнение IREQ с уровнем защиты, обеспечиваемым одеждой
                                                • определение времени воздействия, если уровень защиты меньше значения IREQ

                                                     

                                                    На рис. 2 показаны значения IREQ для низкой физиологической нагрузки (нейтральная тепловая чувствительность). Значения даны для разных уровней активности.

                                                    Рисунок 2. Значения IREQ, необходимые для поддержания низкого уровня физиологического напряжения (нейтральное тепловое ощущение) при различной температуре.

                                                    НЕА110F2

                                                    Методы оценки уровней активности описаны в ISO 7243 (таблица 3).

                                                    Таблица 3. Классификация уровней скорости метаболизма

                                                    Класс

                                                    Диапазон скорости метаболизма, М

                                                    Значение, используемое для расчета средней скорости метаболизма

                                                    Примеры

                                                     

                                                    Относится к
                                                    единица площади поверхности кожи (Вт/м2)

                                                    Для средней площади поверхности кожи
                                                    1.8 м2
                                                    (W)




                                                    (Вт / м2)




                                                    (W)

                                                     

                                                    0
                                                    Отдыхающий

                                                    М≤65

                                                    М≥117

                                                    65

                                                    117

                                                    Отдыхающий

                                                    1
                                                    Низкий
                                                    скорость обмена веществ

                                                    65М≤130

                                                    117М≤234

                                                    100

                                                    180

                                                    Удобное сидение: легкая ручная работа (письмо, набор текста, рисование, шитье, ведение бухгалтерского учета); ручная работа (небольшие слесарные инструменты, проверка, сборка или сортировка легких материалов); работа руками и ногами (управление транспортным средством в нормальных условиях, работа с ножным переключателем или педалями).

                                                    Стоя: дрель (мелкие детали); фрезерный станок (мелкие детали); обмотка катушки; малая якорная обмотка; обработка маломощными инструментами; непринужденная ходьба (скорость до 3.5 км/ч).

                                                    2
                                                    Умеренная
                                                    скорость обмена веществ

                                                    130М≤200

                                                    234М≤360

                                                    165

                                                    297

                                                    Постоянная работа руками и руками (забивание гвоздей, пломбирование); работа руками и ногами (эксплуатация грузовиков, тракторов или строительной техники по бездорожью); работа руками и туловищем (работа с пневмомолотом, сборка трактора, штукатурка, прерывистая работа с умеренно тяжелым материалом, прополка, рыхление, сбор фруктов или овощей); толкать или тянуть легкие тележки или тачки; ходьба со скоростью 3.5 км/ч; ковка.

                                                    3
                                                    Высокий
                                                    скорость обмена веществ

                                                    200М≤260

                                                    360М≤468

                                                    230

                                                    414

                                                    Интенсивная работа рук и туловища: перенос тяжестей; перелопачивание; работа кувалдой; распиловка, строгание или долбление твердой древесины; ручное скашивание; копать; ходьба со скоростью от 5.5 км/ч до 7 км/ч.

                                                    толкать или тянуть тяжело нагруженные ручные тележки или тачки; дробление отливок; укладка бетонных блоков.

                                                    4
                                                    Очень высоко
                                                    скорость обмена веществ

                                                    M> 260

                                                    M> 468

                                                    290

                                                    522

                                                    Очень интенсивная деятельность в быстром или максимальном темпе; работа топором; интенсивное перелопачивание или копание; подъем по лестнице, пандусу или лестнице; быстрая ходьба мелкими шажками, бег, ходьба со скоростью более 7 км/ч.

                                                    Источник: ИСО 7243 1989а.

                                                    После определения IREQ для заданных условий значение сравнивается с уровнем защиты, обеспечиваемым одеждой. Степень защиты комплекта одежды определяется его результирующим коэффициентом теплоизоляции («кло-значением»). Это свойство измеряется в соответствии с проектом европейского стандарта prEN-342 (1992 г.). Его также можно получить из базовых значений изоляции, приведенных в таблицах (ISO 9920).

                                                    В Таблице 4 приведены примеры основных значений изоляции для типовых ансамблей. Значения должны быть скорректированы с учетом предполагаемого снижения, вызванного движением тела и вентиляцией. Как правило, поправки на уровень покоя не делаются. Значения уменьшаются на 10% для легкой работы и на 20% для более высоких уровней активности.

                                                    Таблица 4. Примеры основных значений изоляции (Icl) одежды*

                                                    Ансамбль одежды

                                                    Icl (m2 ºC/Вт)

                                                    Icl (кло)

                                                    Трусы, рубашка с короткими рукавами, облегающие брюки, носки до икр, обувь.

                                                    0.08

                                                    0.5

                                                    Трусы, рубашка, приталенные, брюки, носки, обувь

                                                    0.10

                                                    0.6

                                                    Трусы, комбинезон, носки, обувь

                                                    0.11

                                                    0.7

                                                    Трусы, рубашка, комбинезон, носки, обувь

                                                    0.13

                                                    0.8

                                                    Трусы, рубашка, брюки, халат, носки, обувь

                                                    0.14

                                                    0.9

                                                    Трусы, майка, кальсоны, рубашка, комбинезон, носки до икры, обувь

                                                    0.16

                                                    1.0

                                                    Трусы, майка, рубашка, брюки, куртка, жилет, носки, обувь

                                                    0.17

                                                    1.1

                                                    Трусы, рубашка, брюки, куртка, комбинезон, носки, обувь

                                                    0.19

                                                    1.3

                                                    Майка, трусы, утепленные брюки, утепленная куртка, носки, обувь

                                                    0.22

                                                    1.4

                                                    Трусы, футболка, рубашка, облегающие брюки, утепленный комбинезон, носки до икры, обувь

                                                    0.23

                                                    1.5

                                                    Трусы, майка, рубашка, брюки, куртка, верхняя куртка, шапка, перчатки, носки, обувь

                                                    0.25

                                                    1.6

                                                    Трусы, майка, рубашка, брюки, куртка, верхняя куртка, верхние брюки, носки, обувь

                                                    0.29

                                                    1.9

                                                    Трусы, майка, рубашка, брюки, куртка, верхняя куртка, верхние брюки, носки, обувь, шапка, перчатки

                                                    0.31

                                                    2.0

                                                    Майка, трусы, утепленные брюки, утепленная куртка, верхние брюки, верхняя куртка, носки, обувь

                                                    0.34

                                                    2.2

                                                    Майка, трусы, утепленные брюки, утепленная куртка, верхние брюки, носки, обувь, шапка, перчатки

                                                    0.40

                                                    2.6

                                                    Майка, трусы, утепленные брюки, утепленная куртка, верхние брюки и парка на подкладке, носки, обувь, шапка, варежки

                                                    0.40-0.52

                                                    2.6-3.4

                                                    Арктические системы одежды

                                                    0.46-0.70

                                                    3-4.5

                                                    Спальные мешки

                                                    0.46-1.1

                                                    3-8

                                                    *Номинальный уровень защиты применим только к статическим условиям без ветра (покоя). Значения должны быть уменьшены с увеличением уровня активности.

                                                    Источник: Изменено из ISO/TR-11079 1993.

                                                    Уровень защиты, обеспечиваемый лучшими системами одежды, соответствует 3–4 кло. Если имеющаяся система одежды не обеспечивает достаточную теплоизоляцию, для фактических условий рассчитывается ограничение по времени. Этот срок зависит от разницы между требуемой изоляцией одежды и имеющейся одеждой. Поскольку полная защита от охлаждения больше не обеспечивается, срок рассчитывается на основе ожидаемого снижения теплосодержания тела. Точно так же можно рассчитать время восстановления для восстановления такого же количества тепла.

                                                    На рис. 3 приведены примеры временных ограничений для легких и средних работ с двумя уровнями утепления одежды. Временные ограничения для других комбинаций могут быть оценены интерполяцией. Рисунок 4 можно использовать в качестве ориентира для оценки времени воздействия при наличии наилучшей защитной одежды от холода.

                                                    Рис. 3. Сроки выполнения легких и умеренных работ с двумя уровнями утепления одежды.

                                                    НЕА110F3

                                                    Рисунок 4. Взвешенные по времени значения IREQ для прерывистого и непрерывного воздействия холода.

                                                    НЕА110F4

                                                    Прерывистое воздействие обычно включает периоды работы, прерываемые перерывами для разогрева или периодами работы в более теплой среде. В большинстве случаев замена одежды происходит незначительно или вообще не происходит (в основном по практическим причинам). Затем можно определить IREQ для комбинированного воздействия как средневзвешенное по времени значение. Период усреднения не должен превышать одного-двух часов. Взвешенные по времени значения IREQ для некоторых типов прерывистого воздействия приведены на рисунке 4.

                                                    Значения IREQ и сроки должны быть ориентировочными, а не нормативными. Они относятся к среднему человеку. Индивидуальные различия в характеристиках, требованиях и предпочтениях велики. Большая часть этих вариаций должна быть устранена путем выбора комплектов одежды с большой гибкостью, например, с точки зрения регулировки уровня защиты.

                                                     

                                                    Охлаждение конечностей

                                                    Конечности, особенно пальцы рук и ног, подвержены охлаждению. Если не удается поддерживать достаточный приток тепла с теплой кровью, температура тканей постепенно падает. Кровоток конечности определяется энергетическими (необходимыми для деятельности мышц), а также терморегуляторными потребностями. При нарушении теплового баланса всего тела периферическая вазоконстрикция помогает снизить теплопотери ядра за счет периферических тканей. При высокой активности доступно больше тепла и легче поддерживать кровоток в конечностях.

                                                    Защита, обеспечиваемая ручной одеждой и обувью с точки зрения снижения потерь тепла, ограничена. Когда подвод тепла к конечности невелик (например, в состоянии покоя или низкой активности), теплоизоляция, необходимая для сохранения тепла рук и ног, очень велика (van Dilla, Day and Siple, 1949). Защита, обеспечиваемая перчатками и рукавицами, обеспечивает лишь замедление скорости охлаждения и, соответственно, более длительное время достижения критической температуры. При более высоких уровнях активности улучшенная защита позволяет согревать руки и ноги при более низких температурах окружающей среды.

                                                    Не существует стандартного метода оценки охлаждения конечностей. Тем не менее, ISO TR 11079 рекомендует 24ºC и 15ºC в качестве критических температур рук для уровней низкого и высокого стресса соответственно. Температура кончиков пальцев легко может быть на 5–10 °C ниже, чем средняя температура кожи рук или просто температура тыльной стороны ладони.

                                                    Информация, представленная на рисунке 5, полезна при определении приемлемого времени воздействия и необходимой защиты. Две кривые относятся к состояниям с вазоконстрикцией и без нее (высокий и низкий уровень активности). Кроме того, предполагается, что изоляция пальцев высокая (два кло) и используется соответствующая одежда.

                                                    Рисунок 5. Защита пальцев.

                                                    НЕА110F5

                                                    Аналогичный набор кривых должен применяться к пальцам ног. Однако для защиты ног может быть доступно больше clo, что приводит к увеличению времени воздействия. Тем не менее, из рисунков 3 и 5 следует, что охлаждение конечностей, скорее всего, более критично для времени воздействия, чем охлаждение всего тела.

                                                     

                                                     

                                                     

                                                     

                                                     

                                                     

                                                    Защита, обеспечиваемая ручной одеждой, оценивается с использованием методов, описанных в европейском стандарте EN-511 (1993 г.). Теплоизоляция всей одежды измеряется с помощью модели руки с электрическим подогревом. Скорость ветра 4 м/с используется для имитации реальных условий износа. Производительность приведена в четырех классах (таблица 5).

                                                    Таблица 5. Классификация термического сопротивления (I) к конвективному охлаждению одежды

                                                    Класс

                                                    I (m2 ºC/Вт)

                                                    1

                                                    0.10 ≤ I 0.15

                                                    2

                                                    0.15 ≤ I 0.22

                                                    3

                                                    0.22 ≤ I 0.30

                                                    4

                                                    I ≤ 0.30

                                                    Источник: На основе EN 511 (1993).

                                                    контактный холод

                                                    Контакт голых рук с холодными поверхностями может быстро снизить температуру кожи и вызвать обморожение. Проблемы могут возникнуть при температуре поверхности до 15ºC. В частности, металлические поверхности обладают превосходными проводящими свойствами и могут быстро охлаждать контактирующие участки кожи.

                                                    В настоящее время не существует стандартного метода общей оценки контактного охлаждения. Можно дать следующие рекомендации (ACGIH 1990; Chen, Nilsson and Holmér 1994; Enander 1987):

                                                      • Длительный контакт с металлическими поверхностями при температуре ниже 15ºC может ухудшить подвижность.
                                                      • Длительный контакт с металлическими поверхностями при температуре ниже 7ºC может вызвать онемение.
                                                      • Длительный контакт с металлическими поверхностями при температуре ниже 0ºC может вызвать обморожение или обморожение.
                                                      • Кратковременный контакт с металлическими поверхностями при температуре ниже –7ºC может вызвать обморожение или обморожение.
                                                      • Следует избегать любого контакта с жидкостями при минусовой температуре.

                                                               

                                                              Другие материалы представляют собой аналогичную последовательность опасностей, но температура ниже для материалов с меньшей проводимостью (пластик, дерево, пенопласт).

                                                              Защита от контактного охлаждения, обеспечиваемая ручной одеждой, может быть определена с помощью европейского стандарта EN 511. Даны четыре класса производительности (таблица 6).

                                                              Таблица 6. Классификация контактной термостойкости одежды для рук (I)

                                                              Класс

                                                              I (m2 ºC/Вт)

                                                              1

                                                              0.025 ≤ I 0.05

                                                              2

                                                              0.05 ≤ I 0.10

                                                              3

                                                              0.10 ≤ I 0.15

                                                              4

                                                              I ≤ 0.15

                                                              Источник: На основе EN 511 (1993).

                                                              Конвективное охлаждение кожи

                                                              Индекс охлаждения ветром (WCI) представляет собой простой эмпирический метод оценки охлаждения незащищенной кожи (лица) (ISO TR 11079). Метод прогнозирует потерю тепла тканями на основе температуры воздуха и скорости ветра.

                                                              Ответы, связанные с разными значениями WCI, обозначены в таблице 7.

                                                              Таблица 7. Индекс охлаждения ветром (WCI), эквивалентная температура охлаждения (Teq ) и время замораживания обнаженной плоти

                                                              WCI (Вт/м2)

                                                              Teq (°С)

                                                              эффект

                                                              1,200

                                                              -14

                                                              Очень холодно

                                                              1,400

                                                              -22

                                                              Ужасно холодно

                                                              1,600

                                                              -30

                                                              Открытая плоть замерзает

                                                              1,800

                                                              -38

                                                              в течение 1 часа

                                                              2,000

                                                              -45

                                                              Открытая плоть замерзает

                                                              2,200

                                                              -53

                                                              в течение 1 минуты

                                                              2,400

                                                              -61

                                                              Открытая плоть замерзает

                                                              2,600

                                                              -69

                                                              в течение 30 секунд

                                                               

                                                              Часто используемая интерпретация WCI — это эквивалентная температура охлаждения. Эта температура в безветренных условиях (1.8 м/с) представляет собой то же значение WCI, что и фактическое сочетание температуры и ветра. В таблице 8 приведены эквивалентные температуры охлаждения для комбинаций температуры воздуха и скорости ветра. Таблица применима к активным, хорошо одетым лицам. Риск присутствует, когда эквивалентная температура падает ниже –30ºC, а кожа может замерзнуть в течение 1–2 минут при температуре ниже –60ºC.

                                                              Таблица 8. Охлаждающая способность ветра на открытых участках тела, выраженная как эквивалентная температура охлаждения в почти безветренных условиях (скорость ветра 1.8 м/с)

                                                              Скорость ветра (м / с)

                                                              Фактическое показание термометра (ºC)

                                                               

                                                              0

                                                              -5

                                                              -10

                                                              -15

                                                              -20

                                                              -25

                                                              -30

                                                              -35

                                                              -40

                                                              -45

                                                              -50

                                                               

                                                              Эквивалентная температура охлаждения (ºC)

                                                              1.8

                                                              0

                                                              -5

                                                              -10

                                                              -15

                                                              -20

                                                              -25

                                                              -30

                                                              -35

                                                              -40

                                                              -45

                                                              -50

                                                              2

                                                              -1

                                                              -6

                                                              -11

                                                              -16

                                                              -21

                                                              -27

                                                              -32

                                                              -37

                                                              -42

                                                              -47

                                                              -52

                                                              3

                                                              -4

                                                              -10

                                                              -15

                                                              -21

                                                              -27

                                                              -32

                                                              -38

                                                              -44

                                                              -49

                                                              -55

                                                              -60

                                                              5

                                                              -9

                                                              -15

                                                              -21

                                                              -28

                                                              -34

                                                              -40

                                                              -47

                                                              -53

                                                              -59

                                                              -66

                                                              -72

                                                              8

                                                              -13

                                                              -20

                                                              -27

                                                              -34

                                                              -41

                                                              -48

                                                              -55

                                                              -62

                                                              -69

                                                              -76

                                                              -83

                                                              11

                                                              -16

                                                              -23

                                                              -31

                                                              -38

                                                              -46

                                                              -53

                                                              -60

                                                              -68

                                                              -75

                                                              -83

                                                              -90

                                                              15

                                                              -18

                                                              -26

                                                              -34

                                                              -42

                                                              -49

                                                              -57

                                                              -65

                                                              -73

                                                              -80

                                                              -88

                                                              -96

                                                              20

                                                              -20

                                                              -28

                                                              -36

                                                              -44

                                                              -52

                                                              -60

                                                              -68

                                                              -76

                                                              -84

                                                              -92

                                                              -100

                                                              Подчеркнутые значения представляют риск обморожения или обморожения.

                                                              Охлаждение дыхательных путей

                                                              Вдыхание холодного сухого воздуха может вызвать проблемы у чувствительных людей при температуре от +10 до 15ºC. Здоровые люди, выполняющие легкую и среднюю работу, не нуждаются в особой защите дыхательных путей при температуре до –30ºC. Очень тяжелая работа при длительном воздействии (например, спортивные соревнования на выносливость) не должна выполняться при температуре ниже –20ºC.

                                                              Аналогичные рекомендации относятся и к охлаждению глаза. На практике сильный дискомфорт и нарушение зрения, связанные с охлаждением глаз, обычно требуют использования очков или других средств защиты задолго до того, как воздействие станет опасным.

                                                              измерения

                                                              В зависимости от типа ожидаемого риска требуются различные наборы измерений (рис. 6). Процедуры сбора данных и точность измерений зависят от цели измерений. Должна быть получена соответствующая информация об изменении во времени климатических параметров, а также об уровне активности и/или одежде. Должны быть приняты простые процедуры взвешивания по времени (ISO 7726).

                                                              Рисунок 6. Отношение ожидаемого риска холодового стресса к требуемым процедурам измерения.

                                                              НЕА110F6

                                                              Профилактические меры для облегчения холодового стресса

                                                              Действия и меры по контролю и снижению холодового стресса подразумевают ряд соображений на этапах планирования и подготовки рабочих смен, а также во время работы, которые рассматриваются в других разделах этой главы и настоящей статьи. Энциклопедия.

                                                               

                                                              Назад

                                                              ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: МОТ не несет ответственности за контент, представленный на этом веб-портале, который представлен на каком-либо языке, кроме английского, который является языком, используемым для первоначального производства и рецензирования оригинального контента. Некоторые статистические данные не обновлялись с тех пор. выпуск 4-го издания Энциклопедии (1998 г.)».

                                                              Содержание: