АДАПТАЦИЯ К ЧЕЛОВЕКУ ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

 

Процесс труда требует согласования всех его элементов, поэтому внешние условия деятельности (социальная и физико‑ химическая среда) должны быть адаптированы к человеку (к внутренним условиям деятельности)^[37].

Адаптация физико‑ химической среды осуществляется путем создания в производственных помещениях определенного микроклимата (температура, влажность, скорость движения воздуха; газовый состав воздуха, давление воздуха, а также световая и акустическая среда). Адаптация должна обеспечить (в обычных наземных условиях) осуществление не только жизненно важных организменных функций, но и ощущение комфорта, высокую активность и работоспособность человека.

Температура. Произведенное в организме тепло обеспечивает осуществление обменных процессов^[38]и деятельности. Калорийность пищи должна перекрывать энергозатраты примерно на 20 %. Тепловое взаимодействие организма человека с внешней средой осуществляется как поддержание теплового баланса. В зависимости от конкретных условий тепло может быть выделено организмом во внешнюю среду и (или) получено из нее. Возможные пути отдачи‑ получения тепла: через излучение, через воздушный поток (конвекция), через соприкосновение с поверхностями твердых тел (кондукция). Через испарение с поверхности кожи и слизистых происходит только отдача тепла вовне.

Для расчета теплового режима условий деятельности используется шкала эффективной температуры. По этой шкале диапазон ощущений «комфорт – дискомфорт» человека при работе различной тяжести^[39](т. е. при разной теплопродукции организма) соотнесен с одновременным воздействием собственно температуры воздуха, его относительной влажности и скорости движения. Естественно, должна учитываться и теплоизоляция тела (т. е. теплозащитные свойства одежды).

Газовый состав воздуха. Человеческий организм приспособлен дышать природной газовой смесью. В дыхательном газообмене организма с внешней средой поддерживается состояние динамического равновесия парциального давления газов в системе: «вдыхаемый воздух – альвеолярный воздух – артериальная кровь – венозная кровь – выдыхаемый воздух». В процессе работы нормальное осуществление обменных процессов обеспечивается при условии, что содержание кислорода во вдыхаемом воздухе будет не ниже 19 %, а углекислоты – не выше 0, 5 %.

Давление. В обычных помещениях, в наземных условиях давление одинаково с внешним давлением. Среднее значение атмосферного давления для равнинных условий, как известно, составляет 760 мм рт. ст. В условиях же высокогорья, например на высоте 3000 м над уровнем моря, оно составляет 526 мм рт. ст. Жителям равнин требуется несколько дней для адаптации к условиям высокогорья, а жителям высокогорья – к равнинным условиям. В этот период происходит перестройка в системах гемодинамики, дыхания, обменных процессов.

Быстрые небольшие изменения давления, подобные тому, что имеют место в вагоне метро, в скоростном лифте, в салоне воздушного пассажирского лайнера, могут привести к нарушению выравнивания давления в воздухосодержащих полостях тела (особенно полости среднего уха) с внешним давлением. Серьезных неудобств это не создает, если возникающая разница в давлениях не превышает 1, 5 мм рт. ст.^[40]

Световые условия. Большинство видов трудовой деятельности рассчитано на человеческое зрение^[41]. Адаптация световых условий направлена на создание наилучших для конкретного вида деятельности возможностей осуществления зрительных функций. Для этого необходима прежде всего достаточность общего и местного освещения. В зависимости от характера деятельности уровни общей освещенности в производственных помещениях устанавливаются в пределах 100–500 лк. На рабочих поверхностях в зависимости от характера работы уровень освещенности может быть намного выше. Так, например, при чертежных работах он устанавливается в пределах 1000–1500 лк. Однако иногда адаптация световых условий связана с необходимостью минимизации (до 5 лк) освещенности в помещении и на рабочей поверхности. Это обычно связано с деятельностью по обнаружению сигналов малой яркости на экранах систем наблюдения. Для нормальной зрительной работы необходима определенная равномерность освещенности, характеризующаяся отсутствием резких перепадов яркости в зрительном поле. Спектральный состав световых потоков в производственных помещениях также имеет немаловажное значение. Наилучшая работоспособность зрения обеспечивается в желто‑ зеленой части спектра. Общие светоцветовые условия в производственном помещении формируются и за счет цвета оборудования, стен, потолка, пола. В целом адаптация этих условий имеет существенное значение не только для успешности выполнения зрительной работы, но и для самочувствия человека и его поведения.

Акустические условия. Слуховые ощущения возникают при звуковом воздействии и зависят от величины давления на барабанную перепонку и частоты колебаний, создаваемых акустическими волнами^[42]. Акустические условия определяют успешность работы человека со звуковыми и речевыми сигналами. Общее состояние человека и его работоспособность также существенно зависят от акустических условий. Естественно, что при адаптации акустических условий учитываются особенности деятельности. Так, например, для заводских цехов уровни шума могут быть около 70 дБ, в помещениях конторско‑ канцелярского типа и пультов управления – не более 60 дБ, а в учебных классах и в больничных палатах – не более 40 дБ.

Адаптация микроклимата, световых и акустических условий деятельности как бы приближает производственную среду к благоприятной естественной среде обитания человека. Это – оптимизирующая адаптация. Однако производственные условия, технизация повседневной жизни, загрязнение природной среды ведут к тому, что в отношении некоторых факторов оптимизирующая адаптация как таковая невозможна. Может проводиться лишь защитная адаптация, при которой минимизируется или исключается действие этих факторов. Примерами этого могут служить ускорения, радиоактивные излучения и др. Кроме того, ряд видов деятельности человека изначально предполагает наличие особых условий.

Деятельность в условиях, существенно отличающихся от естественной среды обитания человека, требует активизации компенсаторных функций организма. Иногда это может быть неотъемлемой составляющей деятельности, определяя ее исключительность. Наиболее ярким примером является работа человека в космосе. В особых условиях осуществляется также деятельность водолазов, летчиков, моряков, подводников, рабочих «горячих» цехов, рабочих кузнечно‑ прессового оборудования, шахтеров глубоких шахт, альпинистов, полярников и др.

Условия, при которых имеет место максимальное напряжение компенсаторных функций, называются экстремальными (от лат. extremus – крайний). При их возникновении, как правило, требуется экстренное применение спасательных средств и технологий.

Защитная адаптация особых условий направлена прежде всего на предупреждение повреждающего действия факторов, а также на то, чтобы особые условия не трансформировались в экстремальные.

Температурные условия. Повреждающие воздействия могут быть местными (ожог, обморожение) или общими (перегревание, переохлаждение) и представляют опасность не только для деятельности, но и для здоровья и жизни человека (ожоговый шок, солнечный удар, тепловой удар, замерзание).

При длительном воздействии неблагоприятных температурных условий имеет место нарушение обменных процессов. Так, при длительном воздействии высокой температуры это прежде всего нарушение водно‑ солевого обмена из‑ за усиленного потоотделения. Если потоотделение составляет более 5 л в сутки, то в течение нескольких суток развивается тяжелое состояние. Увеличение приема воды может только усугубить его из‑ за возрастания потери солей.

Длительное воздействие низкой температуры ведет к нарушению обменных процессов из‑ за дефицита их энергетического обеспечения. Развивается соноподобное состояние с нарастающим угнетением сердечной и дыхательной деятельности, с прогрессирующим снижением внутренней температуры тела^[43]. В холодной воде переохлаждение развивается значительно более интенсивно, чем в воздушной среде.

Для предупреждения неблагоприятного воздействия температурного фактора большое значение имеют защитная одежда, специальные питьевой и пищевой режимы, временные режимы деятельности, релаксационные мероприятия во время отдыха. Создаются системы регулирования температуры и влажности воздуха в производственных помещениях (кондиционеры, вентиляторы, защитные экраны).

Недостаток пищи как энергоносителя. Истощение организма сопровождается нарушением обменных процессов. На фоне снижения работоспособности могут происходить потери сознания – голодные обмороки. Недостаток пищи, в свою очередь, усугубляет неблагоприятное действие температурного фактора. Единственный путь предупреждения неблагоприятного эффекта – обеспечение человека полноценным питанием, калорийность которого должна соответствовать тяжести выполняемой работы.

Воздушная среда. При нормальном атмосферном давлении содержание кислорода в воздухе производственных помещений должно быть не менее 18 %, так как при 17 % наблюдается не только усиление дыхательной функции, но и нарушения самоконтроля, а также моторно‑ перцептивной и мнемомыслительной деятельности. Явления дискомфорта обычно не успевают развиться, и из‑ за нарастающей гипоксии возможна неожиданная потеря сознания^[44]. 15 %‑ ное содержание кислорода не может обеспечить жизненных функций.

Повышенное (до 1 %) содержание углекислого газа неблагоприятно сказывается на работоспособности, а 5 %‑ ное его содержание приводит к резкому ухудшению состояния и самочувствия с возможной потерей сознания.

Для предупреждения развития экстремальных условий создаются вентиляционные (для обычных помещений) и регенерационные (для изолированных помещений) системы. В качестве защитных средств используются изолирующие дыхательные аппараты.

Изменение атмосферного давления действует, во‑ первых, как механический фактор; во‑ вторых, как фактор, нарушающий равновесие между газообразной и растворенной фазами газа в организме; в‑ третьих, как фактор, изменяющий физиологический эффект газа (отравляющее действие кислорода, азота и углекислого газа при повышенном давлении)^[45].

Как механический фактор понижение, а особенно повышение давления может проявиться в дисбаризме, т. е. нарушении выравнивания давления в воздухосодержащих полостях тела человека с внешним давлением. Если разница в значениях давления достигает 380 мм рт. ст., то боль в области среднего уха может полностью дезорганизовать деятельность.

Резкое повышение давления в полости легких по отношению к внешнему давлению может серьезно нарушить дыхательную функцию и даже нанести баротравму (разрыв легочной ткани). Чаще всего это происходит при быстром всплытии (выбрасывании) водолаза с глубины.

Нарушение равновесия между количеством газа, растворенного в тканях организма, и находящимся в газообразном состоянии может возникнуть при переходе от нормального давления к пониженному или от повышенного к нормальному давлению. Возникающая газовая эмболия становится причиной кессонной или декомпрессионной болезни^[46].

Предупреждение неблагоприятного эффекта возможно при обеспечении режимов декомпрессии. Время декомпрессии должно быть таким, чтобы растворенный газ выделялся через легкие, минуя переход в газовую фазу в самих тканях. В качестве защитных средств используются дыхательные смеси, где азот замещен инертным газом, значительно быстрее удаляющимся из организма.

Изменение физиологического эффекта газов атмосферного воздуха при повышенном давлении проявляется в отравляющем действии. Отравляющее действие кислорода выражается в потере кожной чувствительности конечностей, возникновении судорог, чувства тревоги. В дальнейшем происходит потеря сознания.

Отравляющее действие азота проявляется в наркотическом эффекте и становится явным при давлении на 2, 5 атм больше нормального. Сначала наблюдаются беспричинная веселость, снижение самоконтроля своих действий. Затем при повышении давления теряется способность оценки ситуации, могут совершаться немотивированные поступки, нарастает путаность сознания.

Отравляющее действие углекислого газа проявляется симптомами, подобными тем, которые имеют место при повышении его концентрации во вдыхаемом воздухе. Кроме того, углекислый газ под давлением усиливает отравляющее действие кислорода и азота.

Для предупреждения отравляющего действия атмосферных газов под давлением создаются дыхательные смеси, в которых азот заменен инертным газом (чаще всего гелием), исключен углекислый газ, а кислород содержится в таком количестве, что его парциальное давление в смеси под давлением близко к парциальному давлению кислорода в атмосферном воздухе.

Вредные газовые примеси в воздушной среде. Это могут быть продукты окисления, электризации, биохимических реакций, испарений синтетических материалов, используемых в технике и строительстве. Действие вредных газовых примесей на организм различно. Они могут вызывать и соматические повреждения, и нарушения психической деятельности (немотивированные эйфорические, депрессивные или агрессивные реакции). Даже при очень малом содержании вредных примесей во вдыхаемом воздухе могут возникать тяжелые повреждения (нарушение процессов метаболизма, блокирование защитных механизмов, дезорганизация ферментных и катализаторных систем и т. п.).

Угарный газ, например, соединяется с гемоглобином крови намного активнее, чем кислород, образуя карбоксигемоглобин. В результате нарушается доставка кислорода тканям. Вдыхание воздуха с содержанием угарного газа всего 0, 001 % через несколько часов приводит к отравлению. При 1 %‑ й концентрации достаточно нескольких вдохов^[47].

Защитные мероприятия связаны с использованием вытяжных вентиляционных систем и сорбентов, а также изолирующих дыхательных аппаратов (защитных костюмов и скафандров).

Ускорения, в частности прямолинейные^[48], стали серьезной проблемой в связи с развитием транспортных средств. Эффект воздействия зависит от величины ускорения, длительности его действия; вектора ускорения относительно тела человека.

Ускорение характеризуется величиной, кратной ускорению силы тяжести. Ускорение силы тяжести или свободно падающего тела равно 9, 81 м/с²и обозначается буквой g.

Переносимость ускорений поперечно‑ бокового по отношению к человеческому телу направления наиболее высокая. Наименьшая переносимость – при направлении продольных ускорений от головы к ногам.

В повседневной жизни человек часто испытывает ускорения типа тех, что имеют место при разгоне и торможении поезда метро (около 0, 2 g). Такие ускорения не доставляют особых неудобств пассажирам, но для работы пилота и машиниста они небезразличны. Прежде всего это связано с увеличением физической нагрузки, которое происходит в связи с преодолением возросшей силы тяжести собственного тела и его частей. Ускорение, равное 6, 0 g, можно считать критическим. Предел переносимости коротких (в течение менее 1 с), так называемых ударных, ускорений в несколько раз выше.

Вибрации характерны для многих производственных помещений, где работают, например, мощные механизмы. Эффект воздействия вибраций на организм человека зависит от их характеристик (амплитуда, частота, период). Общие воздействия связаны с резонансными колебаниями отдельных частей тела и внутренних органов (например, резонансная частота части тела (например, грудь, живот) равна 5 Гц, а глазного яблока – 80 Гц). Поэтому при разной частоте вибраций оценка их воздействия в пределах «ощутимы» – «трудно переносимы» относится к разным значениям амплитуды. Например, при частоте 1 Гц вибрации ощутимы при амплитуде 1 см, трудно переносимы при амплитуде 25 см, при частоте 100 Гц – 2, 5‑ 10‑ ⁴и 2, 5‑ 10‑ ³см соответственно. Сильные вибрации снижают работоспособность, вызывают усталость, нарушают зрение, особенно бинокулярное.

При вибрациях малой частоты, большой амплитуды и переменного периода, которые ощущаются как тряска или толчки, могут возникать опасные перемещения тела, ушибы. Выполнение рабочих движений затруднено. Плавные низкочастотные колебания ощущаются как качка. Укачивание («морская болезнь») возникает, как правило, при повышенной чувствительности рецепторов вестибулярного аппарата и внутренних органов.

Основные мероприятия по защите человека от вибрационных воздействий предполагают применение амортизационных материалов и устройств. При укачивании иногда следует применять специальные медикаментозные средства.

Световая среда. Условия, затрудняющие деятельность, связаны чаще всего с перегрузкой светоадаптационных функциональных механизмов зрения, возникающей при несоответствии уровня освещенности характеру зрительной работы и при наличии источников слепящей яркости или резко (более чем в 5 раз) различающихся адаптирующих поверхностей в поле зрения.

Защитные меры от неблагоприятных воздействий факторов световой среды предусматривают исключение возможности попадания источников слепящей яркости в поле зрения, применение защитных экранов и очков.

Акустическая среда. Экстремальные условия в производственной акустической среде создаются обычно работающей техникой. В результате нарушения возникают или из‑ за физического действия звукового давления по мере приближения к болевому порогу, равному 130 дБ, или из‑ за затруднения приема‑ передачи звуковых и речевых сигналов. Так, например, два рядом стоящих человека (расстояние около 0, 5 м) при уровне шума около 75 дБ должны кричать, чтобы понять друг друга. Уровни шума более 80 дБ недопустимы для производственных помещений.

Для создания необходимых акустических условий разрабатываются различные технические устройства и приспособления, снижающие шумность машин и механизмов, а также различные звукопоглощающие материалы для отделки производственных помещений. Для некоторых видов помещений (аудитории, концертные залы и т. п.) важно исключить явление реверберации – повторного отражения звука. При высоких уровнях шума в качестве защитных средств должны применяться внутренние или внешние заглушки‑ противошумы.

Ультрафиолетовое излучение (УФ) в солнечном спектре относится к невидимым излучениям. Его биологическая активность связана, в частности, с синтезом в организме витамина D, необходимого для нормальной жизнедеятельности организма, особенно детского. Избыток же УФ может оказать повреждающее действие.

В обычных условиях это «солнечные ожоги» – поражение кожного покрова при длительном пребывании на солнце без предварительной адаптации. В условиях высокогорья интенсивность УФ намного выше, поэтому поражения открытых участков кожи лица, рук представляют реальную опасность. Еще большую опасность представляют поражения глаз, которые могут развиться до сильных болевых ощущений и светобоязни.

В производственных условиях избыточное УФ возникает при дуговой электросварке, при работе ртутно‑ кварцевых горелок и др.

Меры защиты от повреждающего действия УФ должны предусматривать надежную защиту глаз, кожи лица и тела. Для этого используются защитные очки, маски, козырьки, экраны, защитная одежда.

Источников высокой, ультравысокой, сверхвысокой частоты (ВЧ, УВЧ и СВЧ соответственно) в условиях производства имеется немало. Эти облучения небезразличны для человеческого организма и в зависимости от длительности и интенсивности могут иметь следствием как нарушение работоспособности и снижение активности, так и серьезные повреждения сердечно‑ сосудистой, кроветворной и гормональной функций.

Защита от воздействия ВЧ, УВЧ и СВЧ должна предусматривать безопасное расположение рабочих мест и их надежную экранизацию.

Радиоактивное излучение также может быть причиной возникновения экстремальных условий. В зависимости от дозы облучения повреждающее воздействие проявляется симптомами лучевой болезни разной тяжести. В тяжелых случаях могут быть полностью и необратимо разрушены жизненно важные функции.

Защита от радиоактивного воздействия требует создания специальных систем экранизации на рабочем месте, использования (в случае необходимости) защитных костюмов, дыхательных аппаратов. Кроме того, должна предусматриваться защита питьевой воды и пищи от попадания в них радиоактивных частиц.