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

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.

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

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·I_cl – (0.08 + 0.05·I_cl) ·M

в котором M метаболическое тепло, измеряемое в Вт/м² и I_cl 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 ().

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.

Перфоманс

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

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

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.

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.

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.

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

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

*= 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

*= 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.*

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

Источник: Изменено из Holmér 1994.

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

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:

C_w = h_c· (T_sk–T_w) ·A_D

в котором C_w это скорость конвективных теплопотерь (Вт), h_c - коэффициент конвективной теплопередачи (Вт/°См²), T_sk средняя температура кожи (°C), T_w температура воды (°C) и A_D 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 h_c 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.

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.T_a, Где T_a температура окружающей среды в °C (1 ккал = 4.18 Дж). Таким образом, для T_a -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 и 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 (VO_2max), 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.

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.

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

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

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

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.

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.

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

Таблица 3. Классификация уровней скорости метаболизма

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 (I^cl) одежды*

*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.

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

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.

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

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)

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 (T_eq ) и время замораживания обнаженной плоти

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)