Комплексная оценка теплового состояния среды и организма реферат

Обновлено: 02.07.2024

С конца XIX века начали происходить значительные изменения в окружающей человека среде обитания. Биосфера постепенно утрачивала свое господствующее значение и в населенных людьми регионах стала превращаться в техносферу. Вторгаясь в природу, законы которой еще далеко не познаны, создавая новые технологии, люди формируют искусственную среду обитания - техносферу. Если учесть, что нравственное и общекультурное развитие цивилизации отстает от темпов научно-технического прогресса, становится очевидным увеличение риска для здоровья и жизни современного человека. В новых техносферных условиях все чаще биологическое взаимодействие замещается процессами физического и химического взаимодействия, причем уровни физических и химических факторов воздействия в прошлом веке непрерывно нарастали, часто оказывая негативное влияние на человека и природу. Тогда в обществе возникла необходимость в защите природы и человека от негативного влияния техносферы.

Антропогенные, то есть вызванные деятельностью человека, изменения окружающей среды приобрели во второй половине XX века такие размеры, что человек прямо или косвенно сам стал их жертвой. Антропогенная деятельность, не сумевшая создать техносферу необходимого качества как по отношению к человеку, так и по отношению к природе, явилась первопричиной многих негативных процессов в природе и обществе. Таким образом, техносферу необходимо рассматривать как бывший регион биосферы, преобразованный людьми с помощью прямого или косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия своим материальным и социально-экономическим потребностям.

Как отмечает академик А. Л. Яншин, даже вторая мировая война с ее колоссальными негативными последствиями не нарушила сложившегося в природе равновесия. Однако затем положение в корне изменилось. Начался бурный рост численности населения, причем росло число городских жителей. Это вызвало увеличение урбанизированных площадей, включая свалки, дороги, проселки и так далее, что привело к деградации природы, резко сократило ареалы распространения многих растений и животных из-за вырубки лесов, роста поголовья скота, применения пестицидов, удобрений. Возникла проблема захоронения ядерных отходов и много других проблем.

Воздействие человека на среду, согласно законам физики, вызывает ответные противодействия всех ее компонентов. Организм человека безболезненно переносит те или иные воздействия до тех пор, пока они не превышают пределы адаптации. Интегральным показателем безопасности жизнедеятельности является продолжительность жизни. На ранних этапах антропогенеза (для первобытного человека) она составляла приблизительно 25 лет.

Развитие цивилизации, под которой понимается прогресс науки, техники, экономики, сельского хозяйства, использование различных видов энергии, вплоть до ядерной, создание машин, механизмов, применение различных видов удобрений и средств для борьбы с вредителями, значительно увеличивают количество вредных факторов, негативно воздействующих на человека. Создавая техносферу, человек стремился к повышению комфортности среды обитания, к росту коммуникабельности, к обеспечению защиты от естественных негативных воздействий.

Но развивая экономику, человеческая популяция создавала и социально-экономическую систему безопасности. Вследствие чего, несмотря на увеличение количества вредных воздействий, уровень безопасности человека возрастал. Все это благоприятно отразилось на условиях жизни и в совокупности с другими факторами (улучшение медицинского обслуживания и тому подобное) сказалось на продолжительности жизни людей. В настоящее время средняя продолжительность жизни в наиболее развитых странах составляет около 77 лет.

Так, созданная руками и разумом человека техносфера, призванная максимально удовлетворять его потребности в комфорте и безопасности, не оправдала во многом надежды людей. Появившиеся производственная и городская среды обитания оказались далеки по уровню безопасности от допустимых требований.

Человек и окружающая его среда (природная, производственная, городская, бытовая и другие) в процессе жизнедеятельности постоянно взаимодействуют друг с другом. При этом жизнь может существовать только в процессе движения через живое тело потоков вещества, энергии и информации. Человек и окружающая его среда гармонично взаимодействуют и развиваются лишь в условиях, когда потоки энергии, вещества и информации находятся в пределах, благоприятно воспринимаемых человеком и природной средой. Любое превышение привычных уровней потоков сопровождается негативными воздействиями на человека и\или природную среду. В естественных условиях такие воздействия наблюдаются при изменении климата и стихийных явлениях.

1. ТЕПЛООБМЕН ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ И ВЛИЯНИЕ НА НЕГО МИКРОКЛИМАТА

Необходимо отметить, что человек обитает в самом нижнем, прилегающем к Земле слое атмосферы, который называется тропосферой.

Атмосфера является непосредственно окружающей человека средой и этим определяется ее первостепенное значение для осуществления процессов жизнедеятельности.

Тесно соприкасаясь с воздушной средой, организм человека подергается воздействию ее физических и химических факторов: состав воздуха, температуры, влажности, скорости движения воздуха, барометрического давления и других. Особое внимание следует уделить параметрам микроклимата помещений - аудиторий, производственных и жилых зданий. Микроклимат, оказывая непосредственное воздействие на один из важнейших физиологических процессов - терморегуляцию, имеет огромное значение для поддержания комфортного состояния организма.

Терморегуляция - это совокупность процессов в организме, обеспечивающих равновесие между теплопродукцией и теплоотдачей, благодаря которому температура тела человека остается постоянной.

Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Ее количество зависит от степени физического напряжения в определенных климатических условиях. Для того чтобы физиологические процессы в организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота должна полностью отводится в окружающую среду. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву либо к переохлаждению организма и как следствие к потере трудоспособности, быстрой утомляемости, потере сознания и тепловой смерти.

Нормальная жизнедеятельность осуществляется в том случае, если тепловой баланс (тепловое равновесие), то есть соответствие между теплопродукцией вместе с теплотой, получаемой из окружающей среды, и теплоотдачей достигается без напряжения процессов терморегуляции. Отдача тепла организмом зависит от условий микроклимата, который определяется комплексом факторов, влияющих на теплообмен: температурой, влажностью, скоростью движения воздуха и радиационной температурой окружающих человека предметов.

Температура, скорость, относительная влажность и атмосферное давление окружающего воздуха получили название параметров микроклимата. Чтобы понять влияние того или иного показателя микроклимата на теплообмен, нужно знать основные пути отдачи тепла организмом. При нормальных условиях организм человека теряет примерно 85 % тепла через кожу и 15 % тепла расходуется на нагревание пищи, вдыхаемого воздуха и испарения воды из легких. 85 % тепла, отдаваемого через кожу, распределяется следующим образом: 45 % приходится на излучение, 30 % на проведение и 10 % на испарение. Эти соотношения могут изменяться в зависимости от условий микроклимата.

Одним из важных интегральных показателей теплового состояния организма является средняя температура тела (внутренних органов) порядка 36,6 градусов по Цельсию. Она зависит от степени нарушения теплового баланса и уровня энергозатрат при выполнении физической работы. При выполнении работы средней тяжести и тяжелой при высокой температуре воздуха, температура тела может повышаться от нескольких десятых градуса до 1…2 градусов по Цельсию. Наивысшая температура внутренних органов, которую выдерживает человек, составляет +43 градусов по Цельсию, минимальная +25 градусов по Цельсию. Температурный режим кожи играет основную роль в теплоотдаче. Ее температура меняется в довольно значительных пределах и при нормальных условиях средняя температура кожи под одеждой составляет 30…34 градусов по Цельсию. При неблагоприятных метеорологических условиях на отдельных участках тела она может понижаться до 20 градусов по Цельсию, а иногда и ниже.

При комфортном микроклимате физиологические процессы терморегуляции не напряжены, теплоощущение хорошее, функциональное состояние нервной системы оптимальное, физическая и умственная работоспособность высокая, организм устойчив к воздействию негативных факторов среды.

Дискомфортный микроклимат вызывает напряжение процессов терморегуляции, имеет место плохое теплоощущение, ухудшается условно-рефлекторная деятельность и функция анализаторов, понижается работоспособность и качество труда, снижается устойчивость организма к воздействию неблагоприятных факторов.

При дискомфортном микроклимате наблюдается напряжение процессов терморегуляции. При изменениях микроклимата, выходящих за границы приспособительных физиологических колебаний, дискомфорт проявляется в виде изменения самочувствия. Появляется апатия, шум в ушах, мерцание перед глазами, тошнота, помрачение сознания, повышение температуры тела, судороги и другие симптомы.

Рекомендуемые нормами параметры микроклимата должны обеспечить в процессе терморегуляции такое соотношение физиологических и физико-химических процессов, при котором поддерживалось бы устойчивое тепловое состояние в течение длительного времени, без снижения работоспособности человека.

2. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС И ТЕПЛОВОЕ САМОЧУВСТВИЕ

Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыделение человека полностью воспринимается окружающей средой. В этом случае температура внутренних органов остается постоянной. Если теплопродукция организма не может быть полностью передана окружающей среде, происходит рост температуры внутренних органов и такое тепловое самочувствие характеризуется понятием "жарко". Теплоизоляция человека, находящегося в состоянии покоя (отдых сидя или лежа), от окружающей среды приведет к повышению температуры внутренних органов уже через 1 час на 1,2 градусов Цельсия. Теплоизоляция человека, производящего работу средней тяжести, вызовет повышение температуры уже на 5 градусов и вплотную приблизится к максимально допустимой. В случае, когда окружающая среда воспринимает больше теплоты, чем ее воспроизводит человек, то происходит охлаждение организма. Такое тепловое самочувствие характеризуется понятием "холодно".

Условия, нарушающие тепловой баланс, вызывают в организме реакции, способствующие его восстановлению. Процессы регулирования тепловыделений для поддержания постоянной температуры тела человека называется терморегуляцией. Она позволяет сохранять температуру внутренних органов постоянной. Терморегуляция организма осуществляется одновременно всеми способами. Так, при понижении температуры воздуха увеличению теплоотдачи за счет увеличения разности температур препятствуют такие процессы, как уменьшение влажности кожи, и следовательно, уменьшение теплоотдачи путем испарения, снижение температуры кожных покровов за счет уменьшения интенсивности транспортирования крови от внутренних органов, и вместе с этим уменьшение разности температур.

С конца XIX века начали происходить значительные изменения в окружающей человека среде обитания. Биосфера постепенно утрачивала свое господствующее значение и в населенных людьми регионах стала превращаться в техносферу. Вторгаясь в природу, законы которой еще далеко не познаны, создавая новые технологии, люди формируют искусственную среду обитания – техносферу . Если учесть, что нравственное и общекультурное развитие цивилизации отстает от темпов научно-технического прогресса, становится очевидным увеличение риска для здоровья и жизни современного человека. В новых техносферных условиях все чаще биологическое взаимодействие замещается процессами физического и химического взаимодействия, причем уровни физических и химических факторов воздействия в прошлом веке непрерывно нарастали, часто оказывая негативное влияние на человека и природу. Тогда в обществе возникла необходимость в защите природы и человека от негативного влияния техносферы.

1- Московский комсомолец,18 мая 1998, с. 7

негативных процессов в природе и обществе. Таким образом, техносферу необходимо рассматривать как бывший регион биосферы, преобразованный людьми с помощью прямого или косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия своим материальным и социально-экономическим потребностям.

Как отмечает академик А. Л. Яншин (р. 1911), даже вторая мировая война с ее колоссальными негативными последствиями не нарушила сложившегося в природе равновесия. Однако затем положение в корне изменилось. Начался бурный рост численности населения, причем росло число городских жителей. Это вызвало увеличение урбанизированных площадей, включая свалки, дороги, проселки и так далее, что привело к деградации природы, резко сократило ареалы распространения многих растений и животных из-за вырубки лесов, роста поголовья скота, применения гербицидов, пестицидов, удобрений. Возникла проблема захоронения ядерных отходов и много других проблем.

1. ПОНЯТИЕ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ

Интерес к среде своего обитания был свойственен человеку всегда. И это понятно, так как от качества этой среды зависело не только благополучие семьи, рода, племени, но и само его существование.

В средние века господство схоластики и богословия ослабило интерес к изучению природы. Однако в эпоху Возрождения, Ренессанса великие географические открытия снова возродили биологические исследования натуралистов.

Среда обитания – окружающая человека среда, обусловленная в данный момент совокупностью факторов (физических, химических, биологических, социальных), способных оказывать прямое или косвенное, немедленное или отдаленное воздействие на деятельность человека, его здоровье и потомство.

Действуя в этой системе, человек непрерывно решает, как минимум, две основные задачи:

- обеспечивает свои потребности в пище, воде и воздухе;

1 Вернадский В. И. Живое вещество. М., 1978

- создает и использует защиту от негативных воздействий, как со стороны обитания, так и себе подобных.

Среда обитания – это часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Составные части и свойства среды многообразны и изменчивы. Любое живое существо живет в сложном и меняющемся мире, постоянно приспосабливаясь к нему и регулируя свою жизнедеятельность в соответствии с его изменениями.

На нашей планете живые организмы освоили четыре основные среды обитания, сильно различающиеся по специфике условий. Водная среда была первой, в которой возникла и распространилась жизнь. В последующем живые организмы овладели наземно – воздушной средой, создали и заселили почву. Четвертой специфической средой жизни стали сами живые организмы, каждый из которых представляет собой целый мир для населяющих его паразитов или симбионов.

Приспособления организмов к среде носят название адаптаций. Способность к адаптациям – одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает самую возможность существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптации проявляются на разных уровнях: от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Адаптации возникают и изменяются в ходе эволюции видов.

Отдельные свойства или элементы среды носят название экологических факторов. Факторы среды многообразны. Они могут быть необходимы или, наоборот, вредны для живых существ, способствовать или препятствовать выживанию и размножению. Экологические факторы имеют разную природу и специфику действия. Экологические факторы делятся на абиотические (все свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы) и биотические (это формы воздействия живых существ друг на друга).

Негативные воздействия, присущие среде обитания, существуют столько, сколько существует Мир. Источниками естественных негативных воздействий являются стихийные явления в биосфере: изменения климата, грозы, землетрясения и тому подобное.

Постоянная борьба за свое существование вынуждала человека находить и совершенствовать средства защиты от естественных негативных воздействий среды обитания. К сожалению, появление жилища, огня и других средств защиты, совершенствование способов получения пищи – все это не только защищало человека от естественных негативных воздействий, но и влияло на среду обитания.

На протяжении многих веков среда обитания человека медленно изменяла свой облик и, как следствие, мало менялись виды и уровни негативных воздействий. Так, продолжалось до середины XIX века – начала активного роста воздействия человека на среду обитания. В XX веке на Земле возникли зоны повышенного загрязнения биосферы, что привело к частичной, а в ряду случаев и к полной региональной деградации. Этим изменениям во многом способствовали:

- высокие темпы роста численности населения на Земле (демографический взрыв) и его урбанизация;

- рост потребления и концентрации энергетических ресурсов;

- интенсивное развитие промышленного и сельскохозяйственного производства;

- массовое использование средств транспорта;

- рост затрат на военные цели и ряд других процессов.

Из четырех характерных состояний взаимодействия человека со средой обитания лишь первые два (комфортное и допустимое) соответствуют позитивным условиям повседневной жизнедеятельности, а два других (опасное и чрезвычайно опасное) – недопустимы для процессов жизнедеятельности человека, сохранения и развития природной среды.

2. ТЕПЛООБМЕН ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ И ВЛИЯНИЕ НА НЕГО МИКРОКЛИМАТА

Говоря о биосфере в целом, необходимо отметить, что человек обитает в самом нижнем, прилегающем к Земле слое атмосферы, который называется тропосферой.

Тесно соприкасаясь с воздушной средой, организм человека подергается воздействию ее физических и химических факторов: состав воздуха, температуры, влажности, скорости движения воздуха, барометрического давления и других. Особое внимание следует уделить параметрам микроклимата помещений – аудиторий, производственных и жилых зданий. Микроклимат, оказывая непосредственное воздействие на один из важнейших физиологических процессов – терморегуляцию, имеет огромное значение для поддержания комфортного состояния организма.

Терморегуляция – это совокупность процессов в организме, обеспечивающих равновесие между теплопродукцией и теплоотдачей, благодаря которому температура тела человека остается постоянной.

Температура, скорость, относительная влажность и атмосферное давление окружающего воздуха получили название параметров микроклимата . Чтобы понять влияние того или иного показателя микроклимата на теплообмен, нужно знать основные пути отдачи тепла организмом. При нормальных условиях организм человека теряет примерно 85 % тепла через кожу и 15 % тепла расходуется на нагревание пищи, вдыхаемого воздуха и испарения воды из легких. 85 % тепла, отдаваемого через кожу, распределяется следующим образом: 45 % приходится на излучение, 30 % на проведение и 10 % на испарение. Эти соотношения могут изменяться в зависимости от условий микроклимата.

Методы оценки теплового баланса организма. Средние значения составляющих теплового баланса человека на примере Украинских Карпат. Температура тела и терморегуляция. Тепловая адаптация и её физиологические механизмы. Терморегуляция при плавании.

Рубрика	Медицина
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	18.08.2009
Размер файла	2,8 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ТАВРИЧЕСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ЭКОНОМИКО-ГУМАНИТАРНЫЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ

Левицкая Екатерина Владимировна

Курс 6, группа Р-601

2. Методы оценки теплового баланса организма.

2.1 Тепловой баланс человека.

2.2 Классификация методов оценки теплового баланса организма.

2.3 Уравнение теплового баланса.

2.4 Средние значения составляющих теплового баланса человека на примере Украинских Карпат.

2.5 Номограмма тепловой нагрузки на организм человека.

3.1 Температура тела и терморегуляция.

3.2 Температура кожи.

3.4 Тепловая адаптация и её физиологические механизмы.

3.5.Механизмы адаптации к холоду.

3.6 Терморегуляция при плавании.

1. Введение

2. Методы оценки теплового баланса организма

2.1 Тепловой баланс человека

С точки зрения климатологии тепловое состояние человека есть ответная реакция на комплексное действие погоды. Анализ многих методов свидетельствует, что для характеристики теплового состояния человека, который подвержен влиянию комплекса метеорологических факторов, самым объективным и научно-обоснованным является метод теплового баланса. Этот метод позволяет количественно оценивать суммарные затраты тепла организмом или приток тепла к организму при разных климатических условиях. Каждая из составных частей в уравнении теплового баланса зависит от характеристик окружающей среды и состояния человека, сравнивая которые с средними показателями можно оценить климат с позиции теплового комфорта человека.

2.2 Классификация методов оценки теплового баланса организма

Они делятся на аналитические, интегральные показатели и приборные.

Аналитические методы расчета теплового баланса организма человека имеют значение главным образом для оценки метеорологических условий климатотерапии. Они позволяют перейти от метеорологических параметров внешней среды к качественной оценке теплового состояния человека. Эти методы информативны, дают возможность объективно оценить потери или поглощение тепла организмом в энергетических единицах, однако они сложны для практического использования.

Приборный метод оценки теплового состояния человека.

Он заключается в моделировании некоторых физиологических функций, формирующихся под воздействием метеорологических факторов с помощью приборов, основанных на принципах охлаждения нагретого чёрного шара. В современных исследованиях такого рода приборы - фригориметры, кататермометры - используются в нашей стране.

Для оценки теплоощущения человека широко применяется метод интегральных показателей, среди этих показателей распространены эквивалентно-эффективные и радиационно-эквивалентно-эффективные температуры воздуха, выражающие одним числом комплексное влияние на тепловое ощущение человека трех или четырех метеорологических элементов: эквивалентно-эффективные температуры (ЭЭТ) -- температуры, влажности воздуха и скорости ветра; радиационно-эквивалентно-эффективные температуры (РЭЭТ) -- тех же элементов и интенсивности солнечной радиации. Разработка данных показателей основана на том физиологическом принципе, что одно и то же тепловое ощущение человек может испытывать при различных комбинациях метеорологических факторов (табл. 1).

Прохладно - зона комфорта

Индифферентно- зона комфорта

Для расчетов ЭЭТ используются номограммы, а также следующая формула.

ЭЭТв (для воздушных ванн)=0,57(ЭЭТп-7)/0,8+11

ЭЭТп (для прогулок)=(t*G/80)*(0,00439*Т+0,456*Т+9,5)+W*(0,11*T-0,13)-0,002*Т*G.

Где t- температура воздуха в градусах.

W- скорость ветра на уровне 2м над поверхностью земли, равная 0,67 от скорости ветра по флюгеру.

G=100-f %(относительная влажность воздуха).

На основании ряда исследований установлены пределы ЭЭТ, характеризующие зоны различного теплоощущения человека, уточнённые клинико-физиологическими наблюдениями над абсолютными величинами теплопотерь организма при различных метеорологических условиях. Продолжительность периода с комфортными условиями теплоощущения определяет биоклиматические ресурсы регионов, обуславливает особенности проектирования терренкуров и климатосооружения.

Пределы зоны комфорта могут отличаться у людей в различных природных зонах, в разные сезоны года, а также при разных формах заболевания.

Радиационно-эквивалентно-эффективные температуры (РЭЭТ) также рассчитывают по специальным формулам, в которые входит расчёт РЭЭТ для солнечных ванн и для прогулок.

Важным показателем, входящим в расчёт является температура воздуха. В Таблицах 2,3 приведены максимумы и минимумы температур в различных регионах Украины. По климатическим условиям выделяют 2 периода рекреационной деятельности:[12] холодный (ноябрь-март) и тёплый (апрель-октябрь). Для холодного периода года по действию погоды на организм человека выделено 4 группы рекреационных типов погоды : прохладная погода с температурой воздуха ниже 10?С; слабо холодная, когда температура воздуха в пределах -10…-1 ?С; холодная температура с температурой -15…-10 ?С; и дискомфортная- температура воздуха ниже -15 ?С. Холод либо жара требуют значительного напряжения терморегуляторных механизмов человека. Для тёплого периода года ( апрель-октябрь) по степени действия температуры воздуха на человека рекреационные типы погоды объединили также в 4 группы: комфортную- температура воздуха до + 20 ?С; тёплую- выше 25 ?С, прохладную с температурой ниже 20 ?С и дискомфортную с температурой воздуха выше 30 ?С. Комфортная и прохладная погода в тёплый период года составляет 180 дней в степной части Украины и 200 и более на Южном берегу Крыма. В холодный период прохладная и слабохолодная погода бывает в среднем 100-150 дней, в горах на высоте более 1000м -40-50 дней.

2.3 Уравнение теплового баланса

По современной методике, опубликованной в Украине в 2003 году [12] за критерий тепловой нагрузки принимается интегральный показатель, который равен суммарному притоку тепла к организму [4]. Уравнение теплового баланса тела человека, не защищённого одеждой можно записать в виде: FLE=FR+FP+B+q,

Где FLE-затраты тепла на выделение пота,

FR-радиационный баланс тела,

FP-теплообмен между телом и воздухом путём конвекции,

B-отток тепла с верхних дыхательных путей во время дыхания,

q- теплопродукция организма,

F- эффективная площадь поверхности тела(F=1,5 кв.м),

L- скрытая теплота парообразования (L=2411Дж/г).

Все члены уравнения выражаются в ваттах. Теплопродукция организма в состоянии покоя равна 93 Вт.

Положительные значения теплового баланса тела человека характеризуют тепловое состояние человека, который претерпевает тепловые нагрузки различной интенсивности. Если интегральный показатель теплового состояния человека отрицательный, то это указывает на режим охлаждения организма. Отрицательное значение теплового баланса тела человека равно тому количеству тепла, которое организм должен выделить за счёт повышения физической активности или сберечь, используя соответствующую одежду, чтобы обеспечить состояние теплового комфорта.

Рассмотрим основные составляющие уравнения теплового баланса.

Б) FR-радиационный баланс тела.

В) FP-теплообмен между телом и воздухом путём конвекции связаны с нагреванием и перемешиванием слоёв воздуха вдоль тела: у поверхности тела воздух нагревается, и поднимается кверху, освобождая доступ холодным порциям воздуха. Основное направление конвекции - снизу - вверх. Интенсивность теплоотведения зависит от разности между температурой тела и воды или воздуха, при 33 градусах конвекция тормозится. Значительное влияние оказывает площадь поверхности тела. В покое теплопотеря за счёт конвекции составляет около 40 %.

Г) B-отток тепла с верхних дыхательных путей во время дыхания относится к неощутимой перспирации. Вместе с испарением через мембраны кожных клеток этим путём за сутки испаряется около 250мл жидкости, что составляет около 20% общих теплопотерь.

Д) q- теплопродукция организма.

Теплообразование является основным свойством всех живых организмов. Тепло, вырабатываемое человеком (теплопродукция) возникает в процессе биологического обмена веществ во всех тканях тела. Вся энергия, которая в конечном итоге выделяется в виде тепла, количественно определяется химической энергией переваренной пищи [5]. И поступившим из внешней среды теплом, причём пища является основным источником тепла живых организмов. Большинство исследований, посвящённых изучению явления теплообразования, было связано с проблемой определения основной величины теплопродукции, под которой понимается количество энергии, расходуемое организмом человека при полном мышечном покое, до приёма пищи в условиях теплового комфорта. Образование тепла зависит от ряда факторов: метеорологических условий, пола, возраста и, прежде всего, от характера пищи и деятельности человека. Она изменяется в зависимости от тяжести физической работы. Основная часть энергии теплопродукции выделяется в окружающую среду в виде тепла, и лишь небольшая её часть превращается в механическую энергию, которая расходуется на внешнюю работу. При высокой физической активности значение внешней работы в энергетическом балансе человека увеличивается, однако даже при очень напряжённой физической работе энергия, затрачиваемая на внешнюю работу, значительно меньше величины теплопродукции, определённой у человека в состоянии покоя. Изучение основной величины теплопродукции в различных метеорологических условиях показало, что чем больше масса тела, тем больше теплопродукция. При этом было выяснено, что если отнести основную величину теплопродукции ко всей площади поверхности тела, то получается величина, близкая к постоянной для большинства людей. Это значение теплопродукции для человека в покое было оценено равным 40-50 ккал/кв.м*час.[6]

2.4 Средние значения составляющих теплового баланса человека на примере Украинских Карпат

С помощью метода теплового баланса организма человека можно рассчитать его составляющие и провести оценку рекреационных районов Украины. Один из главных рекреационных районов - Украинские Карпаты. В течение года организм человека в Украинских Карпатах получает тепловые нагрузки разной интенсивности.(таблица4,5) Но интересно, что средние значения интегрального показателя теплового состояния человека почти повсюду отрицательные, что соответствует режиму охлаждения организма. Зимой больше тепла организм человека теряет на вершинах гор. Осенью биоклиматические условия Украинских Карпат суровее, чем весной. Весной радиационный баланс имеет положительные значения, но интегральный показатель теплового состояния остаётся отрицательным, что свидетельствует о потерях тепла организмом за счёт конвективного и других видов теплообмена. Летом почти везде затраты тепла превышают радиационный баланс. Основным фактором, что определяет затраты тепла на выделение пота, остаётся конвективный теплообмен. Осенью организм человека получает недостаточное количество солнечного тепла для обеспечения оптимального состояния. Недостаток тепла, которое приходит извне, может быть компенсирован с помощью одежды с высокими теплоизоляционными свойствами.

2.5 Номограмма тепловой нагрузки на организм человека

Для правильного проведения и дозирования гелиотерапевтических процедур необходимо учитывать и тепловое состояние человека. Для назначения и проведения климатолечения (принятия процедур) необходимо рассчитывать тепловую нагрузку на организм человека, которую можно определить с помощью номограммы.

3. Терморегуляция

3.1 Температура тела и терморегуляция

Термический режим тела человека характеризуется существенной особенностью, свойственной всем теплокровным животным,- наличием сравнительно постоянного уровня внутренней температуры тела. У человека внутренняя температура тела близка к 37 градусов. Сохранение температуры тела в пределах нормы является необходимым условием жизнедеятельности человека.[7] Если температура тела должна оставаться постоянной, то необходимо, чтобы в тепловом балансе человека сохранялось равенство прихода и расхода тепла. Действительно, если приход тепла будет больше расхода, то температура тела будет повышаться. Если же приход тепла будет меньше расхода, то это приведёт к понижению температуры тела. В физиологических исследованиях было установлено[6,8], что температура тела человека поддерживается путём регуляции тепла и его отдачи. Химическая терморегуляция является основной. Дополнительное регулирование осуществляется за счёт изменений теплоотдачи с помощью, так называемой физической терморегуляции. Физическая терморегуляция определяется как физическими, так и физиологическими процессами. Схематично можно довольно просто разграничить область действия этих процессов: теплоотдача от внутренних органов к коже происходит на основе физиологических закономерностей, а теплоотдача от кожи через одежду во внешнюю среду - в соответствии с физическими закономерностями. Причём факторы внешней среды оказывают влияние не только на физическую, но и на химическую терморегуляцию. Человек отдаёт в окружающую среду тепло, которое он сам продуцирует и которое получает в виде радиации, пятью основными способами[9]:1) молекулярной теплопроводностью, 2) турбулентной теплопроводностью, 3) длинноволновым излучением, 4)дыханием, 5) испарением пота. Передача тепла путём молекулярной теплопроводности происходит при непосредственном соприкосновении двух тел. У человека этот вид теплообмена ограничивается небольшими участками соприкосновения ног или обуви с поверхностью земли или полом, и им можно пренебречь. Если изучается теплообмен для человека в положении лёжа, то молекулярная теплопроводность играет важную роль. Величина отдачи тепла путем молекулярной теплопроводности пропорциональна разности температур и площади соприкасающихся поверхностей.

В условиях, когда поверхность тела человека теплее окружающего воздуха, турбулентный теплообмен является одним из основных путей передачи тепла от организма во внешнюю среду и связан с непрерывным нагреванием организмом близлежащих слоёв воздуха, причем нагретый воздух постоянно обменивается на холодный. Потеря тепла конвекцией зависит от температуры воздуха, скорости ветра, площади нагретого тела, теплопроводности внешних слоев нагретого тела и некоторых других характеристик.

Как и всякое тело, организм человека теряет тепло путем излучения. Потери тепла излучением определяются известным законом Больцмана. При этом необходимо иметь в виду, что тело человека не является абсолютно черным излучателем, и это учитывается введением соответствующего множителя.

Постоянство температуры тела осуществляется в результате сложной работы терморегулирующего аппарата организма человека, который через высшие отделы центральной нервной системы чутко реагирует на изменения термических условий окружающей среды. Под влиянием этих воздействий организм способен менять количество вырабатываемого им и отдаваемого в окружающее пространство тепла. У человека, как и у всех высших животных основной обмен в условиях высоких температур немного повышается. Механизм терморегуляции увеличивает теплоотдачу в результате рефлекторного расширения периферических сосудов, что улучшает кровоснабжение кожи и, следовательно, создаёт условия, при которых отдача тепла организмом повышается за счет усиления конвекции и излучения тепла в окружающую среду. Одновременно увеличивается и потоотделение, являющееся в этих условиях главным фактором теплопотери за счет энергии, расходуемой на испарение пота с поверхности кожи [10].

При действии на организм низкой температуры отмечается рефлекторный процесс, обратный тому, который наблюдается в условиях жаркой погоды: механизм терморегуляции повышает теплопродукцию, периферические сосуды сужаются, кровоснабжение кожи уменьшается, а процесс потоотделения резко ослабевает или прекращается. Это способствует резкому уменьшению теплоотдачи.

При очень сильном охлаждении тела величина теплопродукции в покое может увеличиться в три раза. Это явление связывают с изменением скорости окислительных процессов при изменении мышечного напряжения, возникновения дрожания и т. п.

Таким образом, условия внешней среды, влияя на организм через нервные рецепторы, приводят в действие систему физиологических механизмов, которая в зависимости от характера температурного раздражителя соответственно ослабляет или усиливает процессы теплоотдачи и теплопродукции, обеспечивая тем самым сохранение температуры на нормальном физиологическом уровне.

3.2 Температура кожи

В целом ряде экспериментальных работ, посвященных исследованию теплового баланса, физиологам удалось установить тесную корреляцию между субъективными оценками теплового состояния и температурой кожи. Причем оказалось, что каждой субъективной оценке соответствует температура кожи не отдельных точек тела, а ее средневзвешенное значение, определенное для всей поверхности тела. Следовательно, по данным средней температуры кожи можно объективно оценивать тепловое состояние.

Впервые предложение использовать температуру кожи в качестве показателя теплового состояния человека было сделано бельгийским метеорологом Венсеном в 1890г. Венсен составил формулу для расчета температуры кожи большого пальца руки по данным измерений температуры воздуха, температуры шарового термометра и скорости ветра. По результатам таких расчетов и измерений была составлена таблица соотношения температуры кожи с тепловым состоянием человека.

В дальнейшем многие работы были направлены на поиски наиболее характерных точек на поверхности тела, в которых измеренная температура соответствовала бы действительному тепловому состоянию. Однако оказалось, что такой точки не существует, поскольку каждая из них является репрезентативной для определенной части, а не для всего тела. Отдельные участки тела при этом характеризуются различными температурами, например, в условиях комфорта температура лба может изменяться в пределах 31--34° С, а груди 31,5--33,5° С [13].

Таблица 6 . Значения средней температуры кожи ? С при различном теплоощущении человека .

2. Рассмотрены Комиссией по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию при Минздраве России.

3. Утверждены Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 3 марта 2004 г.

5. Введены в действие с 1 мая 2004 г.

1. Область применения

2. Условные обозначения, сокращения

3. Классификация, показатели и критерии оценки теплового состояния человека

4. Оценка результатов исследования теплового состояния человека

5. Методики определения показателей теплового состояния человека

Главный государственный санитарный врач Российской Федерации, Первый заместитель Министра здравоохранения Российской Федерации

Дата введения: 1 мая 2004 г .

4.3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Оценка теплового состояния человека с целью обоснования гигиенических требований к микроклимату рабочих мест и мерам профилактики охлаждения и перегревания

Методические указания
МУК 4.3.1895-04

1.1. Настоящие методические указания содержат классификацию теплового состояния человека, разработанную на основе его показателей и критериев, а также методики их определения, которые установлены для получения единых данных.

1.2. Приведенные в методических указаниях показатели теплового состояния и критерии оценки установлены с учетом уровня энерготрат, применительно к здоровым людям независимо от их возраста и пола.

1.3. Указания предназначены для целей изучения термического воздействия на человека, обоснования гигиенических требований к микроклимату, разработки мер профилактики охлаждения и перегревания, оценки их эффективности.

1.4. Методические указания не распространяются на оценку теплового состояния человека в экстремальных условиях, требующих обязательного применения специальных средств защиты (изолирующий костюм, системы искусственного терморегулирования).

2.1 . Коэффициент удельной теплоемкости, С, кДж/кг - °С

2.2. Объем легочной вентиляции, L , л/ч.

2.3. Влагопотери, ΔР, г/ч.

2.4. Изменение теплосодержания, Δ Q _тс ; кДж/кг.

2.5. Энерготраты, Вт/м 2 .

2.6. Поверхность тела по Дю Буа, S , м 2 .

2.7. Температура кожи кисти, T _кк, °С.

2.8. Температура тела подмышечная, Т _м , °С

2.9. Температура тела подъязычная, Т _д , °С.

2.10. Температура тела ректальная, T _p , °С.

2.11. Разность температур кожи груди и стопы, (Т _к.гр - Т _к.ст , °С.

2.12. Теплоощущение, Т _о , балл.

2.13. Средневзвешенная температура кожи, T _ск , ° C .

2.14. Средняя температура тела, T _стт , ° C .

2.15. Температура кожи стопы, T _к.ст, °С.

2.17. Коэффициент смешивания ректальной температуры тела, К

* Напряжение механизмов терморегуляции - активация реакций различных систем организма, направленных на сохранение температурного гомеостаза, оцениваемых по степени их выраженности.

3.2. Тепловое состояние человека подразделяется на:

3.4. Допустимое тепловое состояние человека характеризуется незначительными общими и/или локальными дискомфортными теплоощущениями , сохранением термостабильности организма в течение всей рабочей смены при умеренном напряжении механизмов терморегуляции, оцениваемой по показателям и критериям, представленным в табл. 2 и 3, При этом может иметь место временное (в течение рабочей смены) снижение работоспособности, но не нарушается здоровье (в течение всего периода трудовой деятельности).

3.5. Предельно допустимое тепловое состояние человека характеризуется выраженными общими и/или локальными дискомфортными теплоощущениями , значительным напряжением механизмов терморегуляции, оцениваемым по показателям и критериям, представленным в табл. 4- 7. Оно не гарантирует сохранение термического гомеостаза и здоровья, ограничивает работоспособность.

3.6. Недопустимым является тепловое состояние, характеризующееся чрезмерным напряжением механизмов терморегуляции (граничные значения показателей которого выше или ниже указанных в табл. 4- 7), приводящим к нарушению состояния здоровья.

3.7. Для оценки теплового состояния человека в целях нормирования параметров микроклимата следует использовать показатели н критерии, приведенные в табл. 1-3.

3.8. Для оценки теплового состояния человека в целях разработки мероприятий по предупреждению перегревания и переохлаждения могут быть также использованы показатели и критерии, приведенные в табл. 4- 7 при условии, что средневзвешенные величины показателей за рабочую смену не выйдут за верхнюю или нижнюю границы, указанные соответственно в табл. 2 и 3. При этом, минимальные величины показателей теплового состояния при работе в нагревающей среде и максимальные при работе в охлаждающей среде не должны выходить за пределы оптимальных, приведенных в табл. 1.

4.1. Для оценки теплового состояния человека следует использовать комплекс показателей и критериев, приведенных в табл. 1- 7.

4.2. Тепловое состояние человека или групп лиц оценивается по средним величинам, которые не менее, чем в 80 % случаев не должны выходить за пределы значений, указанных в табл. 1-7.

4.3. Тепловое состояние человека считается соответствующим одному из указанных в п. 3.2, если средние значения всех наиболее значимых показателей не выходят за граничные значения соответствующей ему таблицы 1- 7) и удовлетворяют требованиям, установленным п. 4.2.

4.4. Показатели теплового состояния человека следует определять по методике, представленной а разделе 5.

Критерии оптимального теплового состояния человека (**)

Читайте также: