ГЛАВА 4 МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ

4.1. ПАРАМЕТРЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО МИКРОКЛИМАТА

Метеорологические условия в гигиеническом отношении представляют собой комплекс физических факторов окружающей среды, влияющих на теплообмен организма и его тепловое состояние.

Метеорологические условия внутренней среды производственных помещений (микроклимат) определяются сочетаниями тем- пературы, влажности, скорости движения воздуха и температуры поверхностей. На формирование производственного микроклимата существенное влияние оказывают технологический процесс и климат местности.

Оценка параметров микроклимата проводится врачом в соответствии с санитарными правилами и нормами «Гигиенические требо- вания к микроклимату производственных помещений» (СанПиН 2.2.4.548-96). В этом документе изложены оптимальные и допустимые параметры микроклимата рабочих мест производственных помещений с учетом тяжести выполнения работы, периодов года, а также методы их измерения.

С целью контроля за соблюдением нормативов при проведении инструментальных исследований необходимо измерять температуру воздуха и поверхностей ограждающих конструкций и технологического оборудования, относительную влажность и скорость движения воздуха. При наличии источников инфракрасного излучения на рабочих местах должна определяться интенсивность теплового облучения.

Измерение температуры, влажности, скорости движения воздуха рабочей зоны. Для измерения температуры и влажности воздуха традиционно используются аспирационные психрометры. Показания сухого термометра характеризуют температуру воздуха окружающей среды. По соотношению температуры сухого и влажного термометра, резервуар которого обернут тонкой тканью, смоченной водой, с помо-

щью соответствующей таблицы определяют относительную влажность воздуха (отношение абсолютной влажности к максимальной), выраженную в процентах.

Существуют модификации психрометров: МВ-4М с механическим приводом и М-34 с электрическим. Диапазон измерения темпе- ратуры - от -30 до +50 ?С, относительной влажности - в пределах 10-100%. Этим прибором можно измерять температуру и влажность воздуха рабочей зоны даже вблизи источника инфракрасного излучения без дополнительных экранов, так как резервуары термометров защищены двойными полированными металлическими экранами.

Для изучения динамики температуры, когда необходимо определить пределы колебаний, используются самопишущие термографы (суточные или недельные) типа М-16. С этой же целью для оценки относительной влажности используются гигрографы типа М-21. Следует помнить, что гигрографы и термографы не могут применяться без экранов, если рабочие места подвергаются воздействию лучистого тепла.

Для измерения скорости движения воздуха традиционно используются крыльчатые анемометры АСО-3 (в пределах 0,3-5 м/с), чашечный анемометр МС-13 (от 1 до 30 м/с). Скорость движения воздуха менее 0,5 м/с измеряют с помощью электроанемометров, а также кататермометров.

Современные приборы более совершенны, многофункциональны, портативны, просты в управлении, могут снабжаться дополнительным комплектом для автоматической записи на компьютере резуль- татов измерения и анализа данных. Это термогигрометры, термоанемометры, а также приборы, определяющие одновременно или последовательно все метеорологические параметры воздуха. В табл. 4.1 приведены диапазоны определения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха некоторыми из отечественных приборов, выпускаемых в настоящее время.

Благодаря дополнительным устройствам некоторые приборы могут фиксировать параметры воздушной среды в динамике в течение рабочего дня.

Например, ИВА-6АР - автономный регистрирующий прибор с выносным зондом. На дисплее постоянно высвечиваются текущие значения температуры и относительной влажности. К прибору может быть подключен миниатюрный модуль памяти, превращающий его в термогигрограф - устройство, позволяющее записывать резуль-

Таблица 4.1. Приборы для измерения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха, диапазон определения

таты свыше 20 тыс. измерений с заданным интервалом. Программа обработки позволяет просмотреть на экране компьютера накопленные данные в текстовом или графическом виде, выделить значения, выходящие за установленные пороги, распечатать отчет за любой интервал времени.

Термоанемометр микропроцессорный ТТМ-2 с выдвижным телескопическим зондом также дает возможность непрерывного измере- ния с накоплением данных для передачи на компьютер.

Многие приборы дополнительно комплектуются «черным шаром», поскольку ТНС-индекс является важным показателем для оценки степени вредности нагревающего микроклимата (см. далее).

Измерение интенсивности теплового излучения. Для измерения интенсивности теплового излучения от производственных источников пользуются актинометрами и радиометрами.

Выпускаемые в настоящее время радиометры «Аргус-03» (радиометр неселективный) позволяет измерять тепловое излучение в спектральном диапазоне 0,5-20 мкм и интенсивностью от 1 до 2000 Вт/м², а «РАТ 2П-Кварц 41» (радиометр энергетической освещенности) предназначен для измерения теплового облучения от 10 до 20 000 Вт/м² в спектральном диапазоне 0,2-25 мкм (с инфракрасным фильтром от 1 до 15 мкм).

В соответствии с действующими санитарными нормами обычно измеряются и оцениваются максимальные величины инфракрасного облучения тела работающего. В некоторых случаях при интенсивном облучении, носящем прерывистый характер, рассчитывается средняя величина интенсивности (q) за тот или иной срок облучения (например, при выборе параметров воздушного душирования) по формуле:

Например, рабочий, выполняя определенную операцию, дважды в течение часа находился в зоне облучения по 20 мин. Интенсивность излучения за этот период изменялась от 400 до 3000 Вт/м² (5 мин - 400 Вт/м²,

7 мин - 1500 Вт/м² и 8 мин - 3000 Вт/м²). В этом случае средняя величина интенсивности излучения составила 1825 Вт/м².

Аналогичным образом рассчитывается и средневзвешенная величина инфракрасного (теплового) облучения (ТО) для определения класса условий труда по микроклиматическим параметрам, при этом учитывается и период времени, когда излучение на рабочем месте отсутство- вало.

Пример. На рабочем месте сталевара при открытой заслонке печи излучение составляло 1500 Вт/м², а время работы - 2 ч; при закрытой заслонке - 350 Вт/м² в течение 4 ч. Работа вне воздействия инфракрасного излучения - 1 ч (включая регламентированные перерывы). Среднесменная вели- чина ТО рассчитывается как средневзвешенная во времени:

Измерение температуры поверхностей ограждающих конструкций, технологического оборудования. Для измерения температуры поверхностей используются электротермометры, термопары, инфракрасные термометры.

Термометр поверхностный ТЦМ 1510 - переносной электронный прибор, предназначенный для измерения температуры поверхностей в диапазоне 0-300 ?С контактным способом, выпускается со сменным набором щупов. Датчик соединен с прибором с помощью удлиненного кабеля.

Пирометры С-110 и С-210 (инфракрасные термометры) предназначены для бесконтактного измерения температуры поверхности различных объектов в диапазоне от -20 до +200 ?С (марка С-110) и от -20 до +600 ?С (марка

С-210).

При проведении измерений в кабинах, помещениях пультов управления, диспетчерских и других помещениях малого объема, когда расстояние от человека до ограждений не превышает 2 м, осуществляется непосредственное измерение температур внутренних поверхностей ограждений с последующим расчетом их средневзвешенных температур (tСВП) по формуле:

Измерение и расчет показателя для комплексной оценки параметров микроклимата. Для интегральной оценки микроклимата используется индекс тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс), характеризующий сочетанное действие на организм человека температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового излучения от окружающих поверхностей.

ТНС-индекс является показателем, выраженным в ?С, рассчитанным на основе величин температуры смоченного термометра психрометра (t_вл) и температуры внутри «черного шара» (tш) по уравнению:

ТНС = 0,7 t_вл + 0,3 t_m.

Этот показатель рекомендуется использовать для следующих условий на рабочих местах: при скорости движения воздуха менее 0,6 м/с и интенсивности теплового облучения менее 1000 Вт/м².

Как следует из формулы, для определения этого показателя необходимы шаровой термометр и аспирационный психрометр.

Традиционный шаровой термометр представляет собой полый зачерненный шар, в центр которого помещен резервуар термометра (с диапазоном измерения 0-50 ?С). Измеряемая в центре шара температура (t_ш) является равновесной температурой от радиационного и конвективного теплообмена между шаром и окружающей средой. Необходимо помнить, что приборы не могут размещаться в непосредственной близости от открытого огня или больших поверхностей, имеющих температуру выше 100 ?С.

Выпускаемые в настоящее время многофункциональные приборы для оценки параметров микроклимата дополнительно комплектуются щупом с «черным шаром». Вот некоторые из них.

Шаровой термометр представляет собой электронный цифровой термогигрометр, который комплектуется тонкостенной металлической сферой с черной матовой поверхностью диаметром 90 мм и штативом. Можно измерять температуру (от -20 до 90 ?С), относительную влажность воздуха (от 0,5 до 99%), температуру по влажному термометру (t_вл) и температуру в «черном шаре» (tг_ш). ТНС-индекс определяется расчетом.

Метеоскоп (рис. 4.1) - по дополнительному соглашению в комплект может быть включен шаровой термометр для измерения ТНСиндекса в диапазоне от 10 до 50 ?С и интенсивности теплового излучения от 10 до 1000 Вт/м².

Выпускается черная сфера к термогигрометрам ТКА-ПКМ (модели 20, 23, 24, 41, 42, 43) для измерения (расчета) ТНС-индекса.

Рис. 4.1. Измеритель климатических параметров воздушной среды «Метеоскоп»

Цифровой универсальный прибор предназначен для измерения температуры, влажности, давления и скорости воздушного потока в жилых и производственных помещениях.

Технические характеристики: диапазон измерения скорости воздушного потока: от 0,1 до 20 м/с; пределы допускаемой основной относительной погрешности канала измерения скорости воздушного потока: в диапазоне от 0,1 до 1 м/с: ?(0,05+0,05V), в диапазоне от 1 до 20м/с: ?(0,1+0,05V); диапазон измерения температуры окружающего воздуха: от -10 до +50 ?С; предел допускаемой основной абсолютной погрешности канала измерения темпе- ратуры: ? 0,2 ?С; диапазон измерения относительной влажности: от 30 до 98%; предел допускаемой основной абсолютной погрешности канала измерения относительной влажности: ?3 %; диапазон измерения абсолютного атмосферного давления: от 80 до 110 кПа, от 600 до 825 мм Eg; предел допускаемой основной абсолютной погрешности канала измерения абсолютного атмосферного давления: ?0,13 кПа, ?1 мм Eg; время установления рабочего режима: 1 мин; время непрерывной работы измерителя без подзарядки аккумуляторной батареи: 10 ч. (Производитель: приборостроительная компания «ЕТМ-Защита».)

ТКА-ПКМ (мод. 24) - электронный термогигрометр, снабженный «черным шаром», для одновременного измерения температуры, относительной влажности воздуха, температуры внутри «черного шара», температуры влажного термометра, а также ТНС-индекса.

ИВТМ-7КЗ с «черным шаром» - портативный микропроцессорный измеритель температуры и относительной влажности воздуха, температуры по влажному термометру, температуры в шаре. ТНС-индекс определяется расчетом.

Порядок проведения исследований по оценке производственного микроклимата. Начинают исследование с выявления гигиенических особенностей технологических процессов (определения источников образования и выделения тепла, влаги, инфракрасного излучения), архитектурно-планировочных решений, системы вентилирования помещений. Необходимо располагать планами помещений с обозначением технологического оборудования, рабочих мест и вентиляционных систем.

Намечаются точки для замеров параметров микроклимата. Выбор точек проводится в зависимости от целей обследования. При составлении общей характеристики условий труда промеры проводят на рабочих местах. Если рабочим местом являются несколько участков производственного помещения, то измерения осуществляются на каждом из них в точках, минимально и максимально удаленных от источников локального тепловыделения, охлаждения или влаговыделения (нагретых агрегатов, окон, дверных проемов, ворот, открытых ванн и т.д.).

В помещениях с большой плотностью рабочих мест при отсутствии источников локального тепловыделения, охлаждения или вла- говыделения точки измерения намечают равномерно по всему помещению: при площади до 100 м² - 4 точки измерения, при площади 101-400м² - 8 точек; при площади более 400 м² через каждые 10 м.

При санитарно-гигиеническом контроле систем вентиляции, кроме измерений в названных точках, проводятся также измерения в открытых проемах укрытий, аэрационных проемах, приточных струях от воздухоподающих устройств, воздушных душей и завес.

Далее проводятся хронометражные наблюдения для определения продолжительности пребывания рабочих в конкретных метеороло- гических условиях. Это особенно важно при неравномерно протекающих технологических процессах, когда при выполнении отдельных операций, иногда кратковременных, происходят значительные изменения параметров микроклимата.

Исследования микроклимата проводят при максимальной загрузке технологического оборудования и работе всех вентиляционных

систем. При измерении температуры, влажности, скорости движения воздуха необходимо соблюдать ряд следующих общих правил:

1) измерения должны проводиться в холодный период года - в дни с температурой наружного воздуха, близкой к средней температуре наиболее холодного месяца зимы, в теплый период года - в дни с температурой наружного воздуха, близкой к средней температуре наиболее жаркого месяца;

2) измерения необходимо проводить в начале, середине и конце смены при равномерном ходе технологического процесса и монотонном микроклимате. Если технологический процесс связан с существенным изменением выделения тепла при отдельных операциях, то, кроме названного выше, следует проводить измерения и в это время;

3) измерения температуры, влажности, скорости движения воздуха необходимо проводить на высоте 1 м от поверхности пола или рабочей площадки при работах, выполняемых сидя, и на высоте 1,5 м - при работах стоя;

4) для определения разности температуры воздуха и скорости его движения по вертикали рабочей зоны следует дополнительно проводить измерения на высоте 0,1 м от поверхности пола или рабочей площадки.

Измерение температуры внутренних поверхностей ограждающих конструкций (стен, пола, потолка), наружных поверхностей техноло- гического оборудования или его ограждающих устройств (экранов и т.п.) должно проводиться в случаях, когда рабочие места удалены от них на расстояние не более 2 м. Температура каждой поверхности измеряется на двух уровнях: на высоте от пола рабочего места 0,1 и 1 м (поза сидя) и 0,1 и 1,5 м (поза стоя).

Измерение интенсивности инфракрасной радиации проводится непосредственно на уровне облучаемых участков поверхности тела человека. Приемник прибора должен быть повернут в направлении максимального теплового излучения, перпендикулярно падающему потоку на высоте 0,5; 1,0 и 1,5 м от уровня пола или рабочей площадки. При этом необходимо определить приблизительно поверхность тела, подвергающуюся облучению (менее 25%, от 25 до 50%, более 50% поверхности тела) с учетом доли каждого участка тела: голова и шея - 9%; грудь и живот - 16%; спина - 18%; руки - 18%; ноги - 39%.

Например, если работающий обращен лицом к источнику излучения, то при облучении всей обращенной к источнику поверхности она составляет более 50% поверхности тела, если облучению подвер-

гаются только лицо, грудь, руки, живот - от 25 до 50%, если облучаются лицо, грудь - менее 25% поверхности тела.

Метод измерения ТНС-индекса аналогичен методу измерения температуры воздуха.

Необходимо составить характеристику производственных помещений с учетом категории выполняемых в них работ по энерготратам в соответствии с ведомственными нормативными документами (исходя из категории работ, выполняемых 50% и более работающих в данном помещении), а если они отсутствуют, то провести исследование и оценку труда по степени тяжести и напряженности.

Можно также ориентироваться на следующие данные.

В соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» выделяют легкие, средней тяжести и тяжелые физические работы.

Легкиефизическиеработы(I категория): 1а (энеготраты до 139 Вт) - работы, проводимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, часовом, швейном производствах; в сфере управления и т.п.; 1б (140-174 Вт) - работы, проводимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи; контролеры, мастера в различных видах производств и т.п.).

Работы средней тяжести (II категория): 11а (175-232 Вт) - работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве); 11б (233-290 Вт) - работы, связанные с ходьбой, перемещением тяжестей (до 10 кг) и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).

Тяжелые физические работы (III категория): энерготраты составляют более 290 Вт. Это работы, связанные с постоянным перемещением и переноской тяжестей (более 10 кг), требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опор машиностроительных, металлургических предприятий и т.п.).

По результатам исследования необходимо составить протокол, в котором должны быть отражены общие сведения о производственном объекте, размещении технологического и санитарно-техническо- го оборудования, источниках тепловыделения, охлаждения и влаговыделения, приведена схема размещения участков, точки измерения параметров микроклимата и другие данные. В заключении протокола должна быть дана оценка результатов выполненных измерений на соответствие нормативным требованиям.

Оценка результатов исследования на соответствие гигиеническим нормативам. При оценке полученных данных следует давать по возможности динамическую характеристику метеорологических условий. Измеренные температуру, влажность, скорость движения воздуха в различных точках помещения на рабочих местах при различных операциях сравнивают с оптимальными или допустимыми нормативными величинами, приведенными в СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» (табл. 4.2 и 4.3).

Оптимальные параметры микроклимата обеспечивают ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, сохранение здоровья и высокого уровня работоспособности.

Допустимые микроклиматические условия обеспечивают сохранение здоровья, но могут приводить к ощущению теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции и понижению работоспособности.

При выборе норматива для сопоставления с результатами измерений необходимо исходить из того, что оптимальные параметры микроклимата создаются при кондиционировании воздуха, например в радиоэлектронной промышленности, приборостроении, в кабинах, на пультах и постах управления при работах операторского типа, в помещениях, где по технологии нет значительных тепло- и влаговыделений.

При пользовании табл. 4.2 или 4.3 необходимо учитывать, что к холодному относится период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха, равной +10 ?С и ниже, к тепло- му - период года, характеризуемый среднесуточной температурой выше +10 ?С.

Необходимо оценить перепады температур воздуха по высоте и по горизонтали, а также изменения температуры воздуха в течение

Таблица 4.2. Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

Таблица 4.3. Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

Примечание. *При температуре воздуха 25 ?С и выше максимальные величины относительной влажности воздуха не должны выходить за пределы: 70% (при t = 25 ?С); 65% (при t = 26 ?С); 60% (при t = 27 ?С); 55% (при t = 28?C).

смены. При обеспечении оптимальных величин микроклимата на рабочих местах эти перепады не должны превышать 2 ?С. При обес- печении допустимых величин возможны перепады по высоте до 3 ?С (для всех категорий работ), а по горизонтали и в течение смены - до 4 ?С при легких работах, до 5 ?С - при работах средней тяжести и до 6 ?С - при тяжелых работах, если абсолютные значения температуры воздуха на различной высоте и в различных участках помещений не выходят за пределы допустимых величин.

Оценка температур внутренних поверхностей, ограждающих конструкций, устройств, а также технологического оборудования проводится в соответствии с табл. 4.2 при обеспечении оптимальных показателей микроклимата или с табл. 4.3 при обеспечении допустимых параметров микроклимата. Как видно из этих таблиц, диапазон регламентируемых температур поверхностей отличается от оптимальных или допустимых величин температуры воздуха не более чем на 2 ?С.

Если какая-либо из окружающих поверхностей существенно отличается по температуре от остальных, то она учитывается и оце- нивается отдельно по величине инфракрасного излучения.

Установлены допустимые величины интенсивности теплового облучения на рабочих местах:

1) от производственных источников, нагретых до темного свечения (материалы, изделия и др.), на уровне 35 Вт/м² при облучении 50% и более поверхности тела, 70 Вт/м² - при величине облучаемой поверхности от 25 до 50%, и 100 Вт/м² - при облучении не более 25% поверхности тела;

2) от источников излучения, нагретых до белого и красного свечения (расплавленный металл, стекло; пламя и др.) на уровне 140 Вт/м², при этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

Учитывая однонаправленное действие высокой температуры и инфракрасного излучения, нормативом предусмотрен более низкий допустимый температурный предел при наличии инфракрасного излучения на рабочих местах (даже соответствующего нормам), а именно температура воздуха не должна превышать оптимальных значений для теплого периода: 25 ?С (категория работы Iа), 24 ?С (Iб), 22 ?С (11а), 21 ?С (11б), 20 ?С (III). Аналогичным образом, чтобы снизить тепловую нагрузку на организм, установлены более низкие

параметры относительной влажности при температуре воздуха 25 ?С и выше (см. примечание к табл. 4.3).

Учитывая, что возможно сочетанное действие параметров микроклимата, т.е. когда один показатель может компенсировать или усиливать действие другого, рекомендуется также ориентироваться при оценке производственного микроклимата на интегральный показатель - ТНС-индекс. Допустимые величины ТНС-индекса для профилактики перегревания организма даны в табл. 4.8.

При оборудовании рабочих мест воздушными душами, что является необходимым мероприятием для профилактики перегревов при интенсивности теплового излучения свыше 140 Вт/м², оценивают температуру и скорость воздушного потока, обдувающего работающего, в соответствии с МР ? 5172-90 «Профилактика перегревания работающих в условиях нагревающего микроклимата» (табл. 4.4). Эти же величины приняты при проектировании вентиляции в качестве расчетных норм для воздушного душирования согласно СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

В СанПиН 2.2.4.548-96 представлены гигиенические требования для производственных помещений, оборудованных традиционными - конвективными - системами отопления и кондиционирования воздуха. Если производственные помещения оборудованы системами лучистого обогрева, параметры микроклимата должны оцениваться в соответствии с допустимыми величинами согласно документу Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда» (табл. 4.5). Регламентом предусмотрены работы средней тяжести в течение 8-часовой рабочей смены.

4.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МИКРОКЛИМАТА

НА ОРГАНИЗМ

Микроклиматические условия в производственных помещениях регламентируются соответствующими документами, однако не пред- ставляется возможным предусмотреть в них абсолютно все возникающие ситуации. Кроме того, основная гигиеническая оценка микроклимата проводится по отдельным метеорологическим показателям, что не всегда дает полное представление о возможном воздействии среды, так как сочетание этих показателей может быть самым разнообразным. В связи с этим врачу могут потребоваться уточнения и

Таблица 4.4. Рекомендуемые величины температуры и скорости движения воздуха при воздушном

душировании в зависимости от интенсивности инфракрасного излучения (средняя за время облучения)

Таблица 4.5. Допустимые параметры микроклимата производственных помещений, оборудованных системами лучистого обогрева

физиологические обоснования характера микроклимата и степени его воздействия на организм человека, например при определении класса и степени вредности условий труда по микроклиматическим параметрам.

Представители отдельных профессий (моряки, шахтеры и др.) вынуждены находиться в помещениях с неблагоприятными метеоро- логическими условиями, особенно при выполнении работ в районах Крайнего Севера или южных районах, и врач должен уметь оценить функциональное состояние организма, предложить мероприятия по профилактике патологических состояний.

Воздействие производственного микроклимата на самочувствие и здоровье может быть определено с помощью физиологических методов исследования по показателям, характеризующим тепловое состояние.

Тепловое состояние - это результат процессов терморегуляции. Терморегуляция представляет собой совокупность физиологических процессов, обеспечивающих соответствие между теплопродукцией и теплоотдачей организма в зависимости от колебаний микроклимата и направленных на поддержание температуры тела в определенных узких границах.

Биологические возможности человека в сохранении температурного гомеостаза ограничены. Мышечная работа вызывает у работающего человека перестройку терморегуляции за счет усиления обмена веществ и энерготрат. Напряжение процессов терморегуляции имеет место и при воздействии неблагоприятного микроклимата, приводя в определенных условиях к развитию патологических состояний (перегрева или переохлаждения).

Тепловое состояние можно оценить по субъективным (теплоощущения) и объективным показателям. К последним относятся показатели деятельности сердечно-сосудистой, дыхательной систем, газообмена. Чаще других в гигиенической практике используют показатели, которые, отражая состояние процессов терморегуляции, наиболее тесно коррелируют с теплоощущениями. Это температура тела, кожи и рассчитанные на основе этих данных «теплосодержание» и его изменение. При углубленных исследованиях проводится определение теплового баланса с учетом удельных теплопотерь: теп- лоотдачи конвекцией, излучением, испарением.

Оценка теплоощущений человека. В практике гигиенических исследований оценку теплоощущений человека проводят по 7-балль-

ной шкале. В ответ на вопросы врача о своих теплоощущениях обследуемый дает одну из следующих оценок: 1 - холодно; 2 - прохладно; 3 - слегка прохладно; 4 - комфорт; 5 - слегка тепло; 6 - тепло; 7 - жарко. Данные опроса работающих об их теплоощущениях учитываются в комплексе с результатами объективного исследования теплового состояния организма.

Измерение температуры кожи. Для этой цели используют электротермометр, инфракрасный термометр, тепломер.

Измерение температуры кожи для оценки ее динамики необходимо проводить в строго определенных точках. В производственных условиях пользуются следующими пятью точками: на лбу - точ- кой, расположенной между надбровными дугами, на 0,5 см выше их верхнего края; на груди - у верхнего края грудины; на кистях - с тыльной стороны между основаниями первых фаланг большого и указательного пальцев; на середине наружной поверхности бедра и голени. Температура кожи у одетого мужчины (комнатная и производственная одежда) при комфортных ощущениях составляет: на лбу - 33,8-34,5 ?С; на кисти - 33,1-33,6 ?С; на бедре - 33,0-33,4 ?С; на голени - 32,2-32,8 ?С.

В настоящее время в практике гигиенических исследований принято оценивать средневзвешенную температуру кожи, рассчи- тываемую в соответствии с ее величиной на отдельных участках и значимостью площади этих участков по отношении ко всей поверхности тела.

Рассчитывается средневзвешенная температура кожи (t._свк) по формуле:

В условиях комфорта в состоянии относительного покоя средневзвешенная температура кожи равна 32,8-34,2 ?С. При физической нагрузке комфортные ощущения наблюдаются при более низких зна- чениях средневзвешенных температур: при работах средней тяжести - 31,0-32,5 ?С, тяжелых работах - 30,0-31,4 ?С.

В условиях воздействия неблагоприятного микроклимата (в состоянии относительного физического покоя) ощущение «жарко» возникает при повышении средневзвешенной температуры кожи до 36 ?С и выше, а ощущение «холодно» - при 28-29 ?С.

Измерение температуры тела. Обычно температуру тела измеряют в подмышечной впадине или прямой кишке (экспериментальные условия). Используют медицинский электротермометр или специальную аппаратуру с датчиками. Продолжительность одномоментного измерения температуры тела - не менее 5 мин.

Температура тела человека в состоянии покоя при комфортных теплоощущениях составляет в среднем 36,7 ?С (подмышечная) и 37,2 ?С (ректальная).

Интенсивная физическая работа даже в оптимальных микроклиматических условиях может приводить к повышению температуры тела (ректальной) до 37,5-37,7 ?С. Изменение температуры тела под воздействием неблагоприятного микроклимата свидетельствует о напряжении процессов терморегуляции и нарушении теплового баланса. Так, предельно допустимой физиологической величиной (в состоянии покоя) является температура тела (ректальная), равная 37,5 ?С, а при охлаждении - 36,9 ?С.

Методика расчета изменения теплосодержания. «Изменение теп- лосодержания» - интегральный показатель, позволяющий косвенно судить о состоянии теплового баланса, в том числе о дефиците тепла (теплоотдача превышает теплообразование) или накоплении тепла (теплообразование превышает теплоотдачу). Получение этого показателя менее трудоемко, чем прямое определение теплонакопления (или дефицита тепла) по показателям уравнения теплового баланса. Показатель «изменение теплосодержания» рассчитывается на основании температуры тела (температуры «ядра») и средневзвешенной температуры кожи (температуры «оболочки»), методы определения которых достаточно просты и доступны.

Для расчета показателя «изменение теплосодержания» необходимо определить среднюю температуру тела по формуле:

Θ = k ? tT + (1 - k) ? t-свк,

где: Θ - средняя температура тела, ?С; tj. - температура тела (ректальная или подмышечная), ?С; ^_вк - средневзвешенная температура кожи, ?С; k - коэффициенты смешивания, отражающие долю тканей с температурой, близкой к «ядру»; (1 - k) - коэффициенты смешивания, отражающие долю тканей с температурой, близкой к «оболочке». Величину k можно определить с помощью табл. 4.6.

Таблица 4.6. Коэффициенты смешивания температуры тела (к)

при различных теплоощущениях и энерготратах человека, Вт

Затем рассчитывают теплосодержание в организме (Q) в килоджоулях или килокалориях (1 ккал = 4,186 кДж) на 1 кг по формуле:

Q = C ? Θ,

где: С - удельная теплоемкость тканей организма, равная 3,47 кДж/(?С ? кг) [0,83 ккал / (?С ? кг)].

Изменение теплосодержания (дефицит или накопление тепла) в организме в данных микроклиматических условиях определяется по сравнению с теплосодержанием в условиях теплового комфорта в состоянии относительного покоя при расчетных показателях температуры тела 37,2 ?С (ректальной), 36,7 ?С (подмышечной) и средневзвешенной температуре кожи 33,2 ?С.

Оптимальному тепловому состоянию организма (определяемому как комфортное) при выполнении работ средней тяжести соответс- твует средняя температура тела 35,3-35,8 ?С, изменение теплосодержания ?0,87 кДж/кг (?0,2 ккал/кг).

Методика расчета прямого показателя тепловой нагрузки на организм по основному уравнению теплового баланса. Это одна из наиболее адекватных, хотя и сравнительно сложных методик гигиенической оценки микроклимата.

В основном уравнении теплового баланса учтены главные факторы, оказывающие влияние на изменение содержания тепла в орга- низме человека:

?Q = M ? C ? R - E,

где: Q - тепловая нагрузка на организм (накопление или дефицит тепла); М - теплопродукция (метаболическое тепло, составляющее 67-75% от энерготрат); С - конвекционный обмен организма и окру- жающего воздуха; R - радиационный теплообмен организма с окружающей средой; Е - отдача тепла организмом испарением.

В данной формуле величины R и С могут быть отрицательными, если теплоотдача происходит путем радиации и конвекции, или положительными, если в результате теплообмена организм получает тепло указанными путями, что определяется различием между температурой кожи и температурой окружающих поверхностей (для R) или температурой кожи и температурой воздуха (для С). При температуре воздуха и окружающих поверхностей 32-35 ?С теплоотдача путем конвекции и излучения резко сокращается, при этом ведущее место в теплоотдаче занимает испарение (преимущественно пота). В случае дальнейшего повышения температуры воздуха и окружающих поверхностей организм начинает получать дополнительно тепло за счет конвекции и радиации, а потоотделение еще более возрастает.

В комфортных условиях на теплоотдачу путем конвекции и радиации приходится 70-80% всей теплоотдачи организма. При низких температурах теплоотдача путем конвекции и радиации значительно возрастает. Тепловой баланс может быть близким к нулевому, когда величина теплопродукции соответствует суммарной теплоотдаче. При величине Q в пределах ?2 Вт тепловое состояние человека соответствует оптимальному. Положительная или отрицательная тепловая нагрузка (накопление или дефицит тепла) более этих величин - следствие напряжения процессов терморегуляции, а величины, пре- вышающие допустимые, - показатель развития перегрева или переохлаждения.

Оценка теплового баланса может быть проведена инструментальным и расчетным методами. Измерив конвекционную, радиационную и испарительную теплоотдачу (методы приводятся в данной главе) и теплопродукцию газометрическим методом, можно определить величину накопления или дефицита тепла.

При определении теплового баланса можно использовать также расчетный метод. Он заключается в нахождении составляющих уравнения теплового баланса с помощью таблиц и формул по показа-

телям, полученным при обследовании испытуемого (масса тела, рост, средневзвешенная температура кожи, влагопотери) и исследовании микроклимата помещения (температура, относительная влажность и скорость движения воздуха, температура окружающих поверхностей).

Важное значение имеют также измерение и оценка удельных теплопотерь, так как даже в условиях, когда тепловой баланс не нарушен, дискомфортное состояние может быть связано с перераспределением путей теплоотдачи и напряжением механизмов терморегуляции.

Для определения суммарной конвекционной и радиационной теплоотдачи применяют тепломеры.

Тепловой поток рекомендуется измерять при отсутствии видимого потоотделения на тех же участках поверхности тела, на которых измеряют температуру кожи. Данная методика применяется в основном для оценки охлаждающей или термонейтральной среды, когда данные пути теплоотдачи являются основными и по ним можно судить о напряжении процессов терморегуляции. Датчики тепломера накладывают на различные точки тела (лицо, грудь, кисть, бедро, голень), после чего снимают показания в килокалориях на 1 м² за 1 ч [ккал / (м² ? ч)]. Плотность теплового потока на каждом отдельном участке тела определяется как средняя величина не менее чем 5 измерений, выполненных последовательно через равные промежутки времени. Средневзвешенный тепловой поток рассчитывают аналогично средневзвешенной температуре кожи с использованием коэффициентов взвешивания, указанных в той же формуле:

При комфортных теплоощущениях средневзвешенный тепловой поток составляет при легкой работе 44-67 (38-59), при работе средней тяжести - 68-111 (60-96), при тяжелой работе - 112-134 (97-115) Вт/м² [ккал/(м² ? ч)].

Плотность теплового потока с поверхности тела, равная 163 Вт/м² [140 ккал/(м² ? ч)], соответствует субъективному пределу переносимости холода («очень холодно»).

В некоторых случаях появляется необходимость определять радиационную теплоотдачу, так как соотношение теплоотдачи путем радиации и конвекции имеет определенное значение для создания теплового комфорта работающего. Для определения радиационного теплового баланса между поверхностью тела человека и окружающими предметами в помещении применяют дифференциальный радиометр.

При определении испарительной теплоотдачи учитывают испарение воды с поверхности кожи и легких. Соотношение потери тепла за счет испарения с поверхности легких и кожи колеблется в зависимости от температуры воздуха: при 10 ?С оно составляет 1:2, при 20 ?С - 1:3, а при 30 ?С и выше - 1:5 и более. Поэтому в условиях нагревающего микроклимата, когда испарительная теплоотдача является единственным возможным путем теплоотдачи с поверхности кожи, именно интенсивность потоотделения отражает степень напряжения процессов терморегуляции в этих условиях.

Величина потоотделения (в граммах) может быть определена методом взвешивания обследуемого (обнаженного) на точных весах. Определяются влагопотери по уменьшению массы тела за 2 или 4 ч с пересчетом на 1 ч. Используется также метод «фильтровальных тетрадок», который позволяет определить локальное потоотделение с отдельных участков кожи, а при проведении необходимых расчетов - и общее потоотделение. «Фильтровальная тетрадка» состоит из двух фильтровальных бумажек размером 4X2 см, поверх которых наложена калька такого же размера, скрепленная с подлежащими слоями (прошита на швейной машинке). Предварительно взвешенную на электроаналитических весах фильтровальную тетрадку приклеивают к определенному участку кожи тонкими полосками лейкопластыря или скотча (увеличение массы тетрадки за счет лейкопластыря не превышает 0,2 мг). Через 5 мин снимают тетрадку и сразу же взвешивают.

Средневзвешенную величину потоотделения определяют путем пересчета локальных влагопотерь, измеренных на 6 участках кожи (лоб, грудь, кисть, бедро, голень, спина) на 1 м² поверхности кожи по формуле:

Для определения общего потоотделения количество пота, накопившегося на 1 м², умножают на площадь поверхности тела (1,6- 1,8 м²), которую уточняют с помощью таблиц.

Испарительную теплоотдачу можно рассчитать, введя коэффициент 2,4 кДж/г (0,6 ккал/г). Влагопотери организма в комфортных условиях при относительном покое составляют примерно 50 г/ч. В условиях нагревающего микроклимата влагопотери увеличиваются в 5-10 раз. В комфортных условиях при выполнении легкой работы влагопотери достигают 100, при работе средней тяжести - до 150 и при тяжелой работе - до 180 г/ч.

4.3. КЛАССИФИКАЦИЯ УСЛОВИЙ ТРУДА ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ МИКРОКЛИМАТА

Отнесение условий труда к оптимальным или допустимым (1-й и 2-й класс) по показателям микроклимата (температуре, влажности, скорости движения воздуха, инфракрасному излучению) осуществляется в соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96 для каждого отдельного параметра (см. табл. 4.2 и 4.3) или по интегральному показателю - ТНС-индексу (табл. 4.8).

При отклонении параметров микроклимата от допустимых необходимо установить степень вредности или опасности условий труда, ориентируясь на Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда».

Сначала необходимо определить характер микроклимата (охлаждающий или нагревающий) по его параметрам (или более точно по физиологическим показателям, характеризующим состояние человека), а затем проводить оценку согласно табл. 4.7.

Оценка нагревающего микроклимата. Нагревающий микроклимат - сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место нарушение теплообмена с окружающей средой, выражающееся в накоплении тепла в организме выше верхней границы оптимальной величины (>0,87 кДж/кг) и/или увеличение доли потерь тепла за счет испарения пота (>30%) в общей структуре теплового баланса, появления общих или локальных дискомфортных теплоощущений (слегка тепло, тепло, жарко).

При нагревающем микроклимате отмечается превышение допустимых пределов температуры воздуха или теплового излучения.

Степень вредности условий труда определяется в основном по показателю тепловой нагрузки среды (ТНС-индексу, интегральному показателю, отражающему сочетанное действие температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового излучения интенсивностью до 1000 Вт/м²).

Для оценки берется среднесменное значение ТНС-индекса. При монотонном микроклимате оно рассчитывается как среднее ариф- метическое из трех измерений, при динамичном микроклимате или в том случе, когда работа выполняется на разных рабочих местах с отличающейся по интенсивности тепловой нагрузкой, - как средневзвешенное с учетом времени. Класс условий труда по показателю ТНС-индекса устанавливают в соответствии с табл. 4.8.

Если тепловое облучение человека превышает 140 Вт/м² и дозу облучения 500 Вт ? ч*, то условия труда оценивают как вредные, при этом класс условий труда устанавливают по наиболее выраженному показателю: ТНС-индексу (табл. 4.8) или тепловому облучению (табл. 4.7). При излучении более 1000 Вт/м² степень вредности нагревающего микроклимата устанавливают по интенсивности инфракрасного излучения (средневзвешенная во времени величина за смену с учетом периодов, когда излучения нет).

Рабочие места на открытой территории в теплый период оценивают по ТНС-индексу, измеренному в полдень при отсутствии облач- ности, в соответствии с табл. 4.8.

В случае занятости работника как в помещении, так и на открытой территории в теплый период года оценка проводится по среднесменной величине ТНС-индекса, рассчитанной как средневзвешенная с учетом времени пребывания на разных рабочих местах.

Оценка охлаждающего микроклимата. Охлаждающий микроклимат - сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место превышение суммарной теплоотдачи в окружающую среду над величиной теплопродукции организма, приводящее к образованию общего и/или локального дефицита тепла в теле человека (>0,87 кДж/кг). Если температура воздуха рабочего места в помещении ниже допустимых пределов, то такой микроклимат относится

Экспозиционная доза облучения (Вт ? ч) определяется как произведение интенсивности теплового облучения (Вт/м²) на облучаемую поверхность тела (м²) и на продолжительность облучения за рабочую смену (ч).

Таблица 4.7. Классы условий труда по показателям микроклимата для рабочих помещений

Окончание табл. 4.7

Таблица 4.8. Классы условий труда по показателю ТНС-индекса в ?С (верхняя граница) для

производственных помещений с нагревающим микроклиматом независимо от периода года и открытых территорий в теплый период года

к охлаждающему. Высокая скорость движения воздуха усиливает охлаждающий эффект. Степень вредности условий труда при работе в производственных помещениях с охлаждающим микроклиматом определяется по показателю температуры воздуха (среднесменной) по табл. 4.9. В таблице приведена температура воздуха применительно к оптимальным величинам скорости его движения (по СанПиН 2.2.4.548-96). Поэтому при более высоких скоростях его движения на рабочем месте температуру воздуха, приведенную в табл. 4.9, следует повысить согласно примечанию.

Для работающих в помещениях с охлаждающим микроклиматом и при наличии источников теплового облучения класс условий труда устанавливается по показателю «тепловое облучение» (табл. 4.7), если его интенсивность выше 140 Вт/м².

Класс условий труда при работе на открытой территории в холодный период года или в неотапливаемых помещениях может быть определен согласно табл. 8-11, представленным в Руководстве Р 2.2.2006-05. В них приведены средние зимние температуры при наиболее вероятной скорости ветра в каждом из климатических регионов. Последний объединяет территории, имеющие сходные метеорологические условия, соответственно которым рабочие бесплатно обеспечиваются комплектом СИЗ (одежда, обувь и др.), отвечающим необходимым требованиям к термоизоляции. При температуре воздуха -40 ?С и ниже необходима защита органов дыхания и лица.

В табл. 4.10 даны в качестве примера классы условий труда по показателю температуры воздуха для открытых территорий в зимний период года применительно к категории работ 11а - 11б. В числителе дана температура воздуха при отсутствии регламентированных перерывов на обогрев, в знаменателе - при регламентированных перерывах на обогрев (не более чем через 2 ч пребывания на открытом воздухе).

Оценка условий труда при работе в течение смены в различном (охлаждающем и нагревающем) микроклимате. Если в течение смены производственная деятельность работника осуществляется в различном микроклимате (нагревающем и охлаждающем), следует оценить его раздельно, установив класс условий труда, а затем рас- считать средневзвешенную во времени величину.

Пример. Транспортировщик периодически выполняет работу в цехе и в складском помещении. По интенсивности энерготрат работа относится к категории 11а.

Хронометражными исследованиями устанавливают, что время нахождения его в цехе - 6 ч, на складе - 2 ч. Исследования проводились в холодный период года.

При измерении параметров микроклимата в цехе температура воздуха и окружающих поверхностей превышают допустимые (относительная влажность и скорость движения воздуха в пределах допустимых значений), т.е. микроклимат нагревающий. Для определения степени вредности условий труда рассчитывают среднесменное значение ТНС-индекса, которое в дан- ном случае равно 26,0 ?С, сравнивают с данными табл. 4.8. Класс условий труда - вредный 2-й степени (3.2).

При измерении параметров микроклимата в складском отапливаемом помещении установлено, что температура воздуха, равная 9 ?С (среднесменная), меньше нижних границ допустимых величин (микроклимат охлаждающий), а по табл. 4.9 условия труда оцениваются как вредные 4-й степени (3.4).

Рассчитывают средневзвешенную величину степени вредности условий труда за смену, умножая время занятости в рассмотренных условиях на условно принятый коэффициент: для класса 1 условий труда - 1, для класса 2 условий труда - 2, для класса 3.1 условий труда - 3; для класса 3.2 условий труда - 4; для класса 3.3. условий труда - 5; для класса 3.4 условий труда - 6; для 4 класса условий труда - 7.

В нашем примере: (6 ч ? 4 + 2 ч ? 6) : 8 ч = 4,5, т.е. степень вредности - между классами 3.2 и 3.3. Так как организм работника подвергается действию температурного перепада, то степень вредности округляют в большую сторону. Таким образом, условия труда транспортировщика по показателям микроклимата отнесены к классу 3.3.

4.4. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОЗДОРОВЛЕНИЮ УСЛОВИЙ ТРУДА

Если при обследовании предприятия будет выяснено, что метеорологические условия не соответствуют нормативам, то санитарным врачом должны быть разработаны и предложены администрации мероприятия по оздоровлению условий труда в следующих направлениях: совершенствование технологических процессов с учетом гигиенических требований, снижение интенсивности тепловых

Таблица 4.9. Классы условий труда по показателю температуры воздуха (?С, нижняя граница) при работе

в производственных помещениях с охлаждающим микроклиматом

Примечание. При увеличении скорости движения воздуха на 0,1 м/с от оптимальной (по СанПиН «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений») температура воздуха должна быть увеличена на 0,2 ?С.

Таблица 4.10. Классы условий труда по показателю температуры воздуха, ?С, (нижняя граница)

для открытых территорий в зимний период года применительно к категории работ Па - Пб.

Таблица 4.11. Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха выше допустимых величин

Таблица 4.12. Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха ниже допустимых величин

Таблица 4.13. Рекомендуемая продолжительность инфракрасного облучения

излучений, тепловыделений, влаговыделений от оборудования путем его герметизации, термо-, влагоизоляции, экранирования, устройства местных отсосов и т.п.; совершенствование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, организации физиологически обоснованных режимов труда и отдыха, питьевого режима, обеспечение работающих индивидуальными средствами защиты. При этом руководством для врача могут служить «Профилактика перегревания работающих в условиях нагревающего микроклимата» МР ? 5172-90, «Санитарные правила для предприятий черной металлургии» ? 2527-82 и др.

В соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96 в целях защиты от возможного перегревания или переохлаждения работающих время пребывания на рабочих местах (непрерывно или суммарно за рабочую смену), не отвечающих допустимым величинам по показателям температуры воздуха, должно быть ограничено (табл. 4.11 и 4.12), при этом среднесменная температура воздуха за 8 ч смены, когда люди находятся на рабочих местах и в местах отдыха, не должна выходить за пределы регламентированных допустимых величин для соответствующих категорий работ (см. табл. 4.3).

Во избежание чрезмерного (опасного) общего перегревания и локального повреждения (ожог) даже при использовании стандарт- ных СИЗ должна быть ограничена продолжительность непрерывного инфракрасного облучения человека (площадь облучаемой поверхности до 25%) согласно МР ? 5172-90 (табл. 4.13).