МГЕО "Наш дім - Манява" » Каталог статей » Гігієнічне значення фізичних властивостей повітря

Гігієнічне значення фізичних властивостей повітря

29.06.2017 / Коментарів: 0 / Категорія: / Добавив: Гість

При оцінці повітряного середовища варто враховувати всі її властивості. Фізичні властивості - температура, вологість, рухливість повітря, барометричний тиск, електричний стан; хімічні - вміст складових частин повітря й різних газоподібних домішок, бактеріологічний склад і наявність у повітрі різноманітних механічних домішок у вигляді пилу, сажі. Дія повітряного середовища на організм комплексна, але один з істотних впливів пов'язаний з фізичними властивостями повітря, оскільки вони значною мірою визначають теплообмін організму з навколишнім середовищем.
Як відомо, теплообмін організму підтримується шляхом урівноважування процесів хімічної і фізичної терморегуляції.
Хімічна терморегуляція визначається здатністю організму змінювати інтенсивність обмінних процесів. Нагромадження тепла в організмі відбувається як у результаті окиснювання харчових речовин і вироблення тепла при м'язовій роботі, так і від променистого тепла сонця й нагрітих предметів, теплого повітря і гарячої їжі. Організм віддає тепло шляхом проведення, конвекції, випромінювання та випарювання поту. Тепловіддача проведенням здійснюється при зіткненні з холодними поверхнями. Конвекційна віддача тепла відбувається при нагріванні повітряних мас. Віддача тепла випромінюванням можлива поблизу предметів і огорож, що мають температуру нижчу, ніж шкіра людини. При випарюванні поту організм також віддає тепло. Невелика кількість тепла виводиться з організму з видихуваним повітрям і фізіологічними відходами. Теплорегуляційні механізми функціонують під контролем центральної нервової системи, і залежно від її стану можлива зміна процесів як теплопродукції, так і тепловіддачі. У стані спокою і теплового комфорту тепловтрати конвекцією становлять 15,3 %, випромінюванням - 55,6 %, випаровуванням - 29,1 %.
Віддача тепла проведенням залежить від різниці температури поверхні тіла людини і предметів, а також від теплопровідності цих предметів. Теплопровідність повітря незначна, тому віддача тепла проведенням через нерухоме повітря виключена. Інтенсивність віддачі тепла конвекцією залежить від площі поверхні тіла людини, різниці температури повітряного середовища і тіла та від швидкості руху повітря. Посилені конвекційні струми сприяють найшвидшому охолодженню організму. При одній і тій самій температурі повітря підвищена рухливість повітря сприяє більш швидкому охолодженню шкіри людини, ніж у нерухомому повітрі. Наприклад, при температурі повітря 18°С різниця температури шкіри при нерухомому повітрі і при вітрі становить 7°С. Чим вище температура повітря, тим слабший охолоджувальний ефект вітру, при температурі повітря 34оС температура шкіри при нерухомому повітрі і вітрі залишається однаковою і становить близько 34°С, тобто теплий вітер сприяє перегріванню організму.
У процесах теплообміну організму із зовнішнім середовищем велике значення має променевий (радіаційний) теплообмін. Відповідно до фізичних законів усяке тіло при температурі вище абсолютного нуля випромінює тепло в навколишній простір. Тепловипромінювання залежить тільки від теплового стану нагрітого предмета і не залежить від температури повітряного середовища.
З підвищенням температури випромінюючого тіла довжина хвиль зменшується, тобто спектр випромінювання зрушується у бік більш коротких хвиль. Наприклад, метал червоного розжарювання випускає довгохвильові інфрачервоні промені. При подальшому нагріванні металу і переходу його в стан білого розжарення спектр випромінювання зрушується у бік більш коротких хвиль, включаючи хвилі світлового випромінювання. Поряд з тепловим впливом метал починає світитися. Отже, знаючи довжину хвилі з максимальною енергією випромінювання, можна передбачити той або інший фізіологічний вплив і розробити конкретні міри захисту.
Променеве тепло і тепло повітряних мас (конвекційне тепло) викликають однакове суб'єктивне відчуття тепла, але механізм і шляхи впливу цих видів тепла на організм різні. Променеве тепло – проникаюче, конвекційне тепло впливає на поверхню тіла людини і не проникає настільки глибоко, як променеве тепло.
Між людиною і навколишніми предметами відбувається безперервний обмін променевим теплом. Якщо поверхня тіла людини випромінює стільки тепла, скільки приймає від навколишніх предметів, радіаційний баланс дорівнює нулю. Якщо середня температура навколишніх предметів і огорож вище температури шкіри людини, то людина одержує більше променевого тепла від навколишніх предметів, ніж випромінює сама, тобто радіаційний баланс позитивний. Негативний радіаційний баланс створюється тоді, коли людина віддає випромінюванням більше тепла, ніж одержує від навколишніх предметів. У разі різкого порушення радіаційного балансу спостерігається перегрівання або охолодження. Наприклад, у гарячих цехах можливе перегрівання робітників не тільки через високу температуру повітря, але й у результаті інтенсивного променевого тепла від нагрітих поверхонь, розпеченого металу і т.д. Холодні та вологі стіни створюють умови для негативного радіаційного балансу, людина охолоджується, інтенсивно випромінюючи тепло у бік холодних огорож. При цьому, незважаючи на сприятливу температуру повітря, людина часто відчуває тепловий дискомфорт. При сполученні радіаційного охолодження і низької температури повітря спостерігається більш швидке і більш глибоке охолодження організму.
Температура повітря є постійно діючим фактором навколишнього середовища. Людина піддається дії коливань температури повітря в різних кліматичних районах, при зміні погодних умов, при порушенні температурного режиму в житлових і громадських будівлях.
Вплив несприятливої температури повітря на організм найбільш виражений у виробничих умовах, де можливі дуже високі або дуже низькі температури повітря. Крім того, значна кількість людей працюють на відкритому повітрі – це будівельники, робітники кар’єрів, лісової промисловості, сільського господарства, війська в польових умовах і т.д.
При дії на організм високої температури повітря (вище 35°С) порушується в першу чергу віддача тепла конвекційним шляхом. Нагріті поверхні зменшують або припиняють радіаційну віддачу тепла, організм звільняється від зайвого тепла переважно потовипарюванням.
На величину втрати тепла потовипарюванням істотно впливають вологість і рухливість повітря. Так, при температурі повітря вище 35оС і помірній вологості втрата вологи потовипарюванням може досягати 5-8 л/добу.
У виняткових    випадках ця    втрата    може  досягати 10 л/добу. Разом з потом з організму виділяються солі, серед яких найбільшу частку становлять хлориди. З потом виділяються водорозчинні вітаміни С і групи В. Втрата солей плазми крові веде до підвищення в'язкості крові, що утруднює роботу серцево-судинної системи. При тривалому впливі високої температури повітря порушується діяльність шлунково-кишкового тракту. Виділення з організму хлору-іона, вживання великої кількості води ведуть до пригнічення шлункової секреції і зниження бактерицидності шлункового соку, що створює сприятливі умови для розвитку запальних процесів у шлунково-кишковому тракті.
Вплив високої температури повітря негативно позначається і на функціональному стані центральної нервової системи, що проявляється ослабленням уваги, порушенням точності і координації рухів, уповільненням реакцій. Це сприяє зниженню якості роботи і збільшенню виробничого травматизму.
У робітників, що постійно піддаються дії високої температури повітря, знижується імунобіологічна активність із підвищенням загальної захворюваності. Різке перегрівання організму може привести до теплового удару (хворобливість м'язів, сухість у роті, нервово-психічні порушення). Такі явища найчастіше виникають при  тяжкій фізичній праці в жаркому вологому кліматі.
Крім високої температури повітря, людина часто піддається впливу низьких температур в умовах Крайньої Півночі або в особливих виробничих приміщеннях. При дуже низьких температурах повітря значно зростають тепловтрати радіацією і конвекцією, знижуються тепловтрати випаровуванням. У цьому випадку загальні тепловтрати перевищують теплопродукцію, що приводить до дефіциту тепла, зниження температури шкіри і охолодження організму.
Зниження температури і ослаблення тактильної чутливості шкіри стають першою реакцією організму на зміну теплового стану при охолодженні. При цьому відбувається зміна функціонального стану центральної нервової системи, що проявляється у своєрідній наркотичній дії холоду, що веде до ослаблення м'язової діяльності; різкому зниження реакції на болючі подразнення, адинамії і сонливості.
Місцеве охолодження, особливо охолодження ніг, сприяє розвитку простудних захворювань, що пов'язане з рефлекторним зниженням температури слизової оболонки носоглотки. Це явище враховується при гігієнічній оцінці температурного режиму житлових і громадських будівель шляхом регламентації перепадів температури повітря по вертикалі, які не повинні перевищувати 2,5оС на 1 м висоти. Відомі випадки відмороження нижніх кінцівок у солдатів при температурі повітря, близької до нуля, коли тривале змушене положення в окопах приводило до порушення кровообігу в кінцівках. Ноги швидко охолоджувалися у результаті інтенсивної тепловіддачі випромінюванням у бік холодних і сирих стін окопу. Переохолодження кінцівок збільшувалося при зволоженні одягу, який ставав більш теплопровідним, що приводило до великої втрати тепла (окопна, або траншейна, стопа). Найбільша кількість відморожень і навіть смертей від переохолодження спостерігається при поєднанні низької температури, високої вологості і великій рухливості повітря.
Вологість повітря має велике значення, оскільки впливає на теплообмін організму з навколишнім середовищем.
Абсолютна вологість повітря свідчить про абсолютний вміст водяних парів у грамах в 1 м3 повітря, але не показує ступінь насичення повітря парами. Наприклад, при одній і тій самій абсолютній вологості насичення повітря водяними парами буде різним при різній температурі повітря. Чим нижче температура повітря, тим менше водяної пари необхідно для його максимального насичення, і навпаки, для максимального насичення повітря при високій температурі абсолютна вологість має велике значення.   
У гігієнічній практиці враховують відносну вологість повітря і дефіцит його насичення, тобто різницю максимальної і абсолютної вологості повітря. Ці величини впливають на процеси тепловіддачі людини шляхом потовипарювання. Чим більший дефіцит вологості, тим сухіше повітря, тим більше водяної пари воно може сприймати, отже, тим інтенсивніше може бути віддача тепла потовипарюванням. Висока температура переноситься легше, якщо повітря сухе. При температурі повітря, близькій до температури шкіри, тепловіддача випромінюванням і конвекцією різко знижена, але можлива тепловіддача через потовипарювання. При поєднанні високої температури повітря і високої відносної вологості (більше 90 %) випар поту практично виключений, піт виділяється, але не випаровується, поверхня шкіри не охолоджується, настає перегрівання організму. При високих температурах повітря низька і помірна відносна вологість (до 70 %) сприяє посиленому потовипарюванню, що виключає перегрівання. При низьких температурах сухе повітря зменшує тепловтрати внаслідок поганої теплопровідності.
Несприятливий вплив сухого повітря проявляється тільки при крайніх ступенях його сухості. Надмірно сухе повітря при низькій відносній вологості (менше 20 %) висушує слизову оболонку носа, глотки та рота. На слизових оболонках утворюються тріщини, які легко інфікуються, що сприяє розвитку запальних явищ. Дія на організм сухого повітря збільшується при його великій рухливості. Гарячий вітер не тільки викликає перегрівання, але й погіршує самопочуття людини, знижує працездатність.
Рухливість повітря впливає на тепловтрати організму шляхом конвекції і потовипарювання. При високій температурі повітря його помірна рухливість сприяє охолодженню шкіри. Мороз у тиху погоду організмом переноситься легше, ніж при сильному вітрі, навпаки, узимку вітер викликає переохолодження шкіри у результаті посиленої віддачі тепла конвекцією і збільшує небезпеку обморожень. Підвищена рухливість повітря рефлекторно впливає на процеси обміну речовин, із зниженням температури повітря і збільшенням його рухливості підвищується теплопродукція.
Сильний вітер (більше 20 м/с) порушує ритм дихання, механічно перешкоджає виконанню фізичної роботи і пересуванню. Помірний вітер підбадьорює, сильний, тривалий вітер різко пригнічує людину. Найбільш сприятлива рухливість атмосферного повітря в літню    пору становить 1 - 5 м/с.

Комплексна дія повітряного середовища на організм
Фізичні фактори повітряного середовища впливають на організм людини комплексно, що підтверджується однаковим тепловим відчуттям при різних поєднаннях температури, вологості, рухливості повітря.
Залежно від харчування, одягу, обсягу виконуваної роботи тепловий стан людини змінюється в широких межах. Об'єктивна оцінка теплового стану людини необхідна для гігієнічного нормування фізичних факторів повітряного середовища. Тепловий стан організму об'єктивно відбивають температура тіла і шкіри, пульс і частота дихання, артеріальний тиск, газообмін, потовиділення і т.д. Серед цих методів істотне значення має вивчення реакції нервової системи на термічні подразники. Крім об'єктивної оцінки змін функцій організму, вивчають суб'єктивні теплові відчуття людини - «найпростіший суб'єктивний сигнал об'єктивних відносин організму до зовнішнього світу» (І.П. Павлов).
Комплексний вплив фізичних властивостей повітряного середовища найбільш виражений в мікрокліматі закритих приміщень (житлові, громадські і промислові приміщення). Формування мікроклімату залежить від діяльності людини, планування і розташування приміщень, властивостей будівельних матеріалів, кліматичних умов даної місцевості, від вентиляції і опалення.
У гігієнічній практиці проводиться оцінка температурного режиму приміщення, тобто вимірюється температура повітря в 9 точках: по вертикалі на рівні 0,2; 1,0; 1,5 м від підлоги, тобто в зоні лінійних розмірів «стандартної людини», і в 3 точках по діагоналі приміщення біля зовнішньої і внутрішньої стіни та у центрі приміщення. Результати дозволяють визначити перепади температури повітря у просторі і оцінити мікроклімат.
Мікроклімат виробничих приміщень значною мірою визначається технологічним процесом, кількістю працюючих, характером вентиляційних пристроїв, типом опалення й ін. У деяких цехах (гарячі, холодні цехи) формується особливий мікроклімат, що може шкідливо впливати на теплообмін, погіршувати самопочуття людей. У цих випадках мікроклімат є професійною шкідливістю. У гарячих цехах варто враховувати як дійсну, так і кліматичну температуру, тобто температуру повітря з урахуванням впливу потоку інфрачервоних променів від нагрітих предметів. Наприклад, у гарячих цехах кліматична температура може становити 50 - 60 °С, а дійсна температура не перевищує 28—35°С. У гігієнічній практиці для вимірювання дійсної температури повітря використовують сухий термометр аспіраційного психрометра, резервуар якого захищений металевим кожухом від інфрачервоних променів.


Коментарі (0)

Коментувати

Додавати коментарі можуть тільки зареєстровані користувачі.
[ Регистрация | Вход ]
Молодіжна громадсько-екологічна організація "Наш дім - Манява"© 2003-2017/ All right reseved / Design by VWStudio /