Mikroklimat środowiska pracy Organizm ludzki utrzymuje temperaturę wewnętrzną w granicach 37±0,3 C. Temperatura wewnętrzna jest wypadkową temperaturą róŝnych narządów. Wynik pomiaru temperatury zaleŝy od miejsca pomiaru i wynosi: 36,6 C pod pachą, 37,0 C pod językiem, 33,0 C - temperatura powierzchni skóry w warunkach komfortu termicznego. Utrzymanie stałej temperatury wewnętrznej moŝliwe jest dzięki mechanizmom termoregulacji, które umoŝliwiają człowiekowi pracę w szerokich granicach tempera tur i w warunkach znacznych obciąŝeń termicznych organizmu. Ciepło produkowane w tkankach w toku spalań biologicznych, czyli w wyniku przemian metabolicznych, oddawane jest w sposób ciągły do otoczenia. W warunkach termoneutralnych ilość wyprodukowanego w organizmie ciepła równa jest ciepłu oddanemu do otoczenia. Wymiana ciepła z otoczeniem odbywa się na drodze: - promieniowania; - unoszenia (konwekcji); - przewodnictwa cieplnego; - przez układ oddechowy; - poprzez wydzielanie potu. Bilans cieplny organizmu moŝna zapisać równaniem: gdzie: Q = (M-W}-P±I±C-Res Q- ilość ciepła zgromadzonego w organizmie powyŝej ilości niezbędnej do utrzymania stałej temperatury ciała M- ciepło wytworzone w drodze przemian metabolicznych W- ciepło wydatkowane na pracę zewnętrzną P- ciepło oddane do otoczenia w drodze wydzielania potu 1 (1) I- ciepło oddane lub pobrane z otoczenia w wyniku promieniowania C- ciepło oddane lub pobrane z otoczenia w wyniku konwekcji Res - ciepło oddane podczas oddychania - wydychana z płuc para wodna ochładza krew przepływającą przez tkankę płucną Warunkiem równowagi termicznej jest zerowy bilans cieplny Q = 0. Dla lekko ubranego człowieka warunki komfortu termicznego występują przy temperaturze powietrza 25-26 C i wilgotności 50%; dla człowieka rozebranego jest to 28 C. Wysiłek fizyczny zwiększa ilość produkowanego w organizmie ciepła (M) i obniŝa temperaturę komfortu cieplnego. Gdy bilans cieplny jest większy od zera Q > O (np. podczas pracy w środowisku gorącym lub podczas znacznego wysiłku fizycznego i gdy mechanizmy termoregulacji nie zdołają odprowadzić wytworzonego, pochłoniętego ciepła) moŝe wystąpić stres cieplny. Gdy bilans cieplny jest mniejszy od zera Q <0 (np. przebywając w środowisku zimnym) moŝe nastąpić hipotermia. Konwekcja - ilość ciepła pobranego lub oddanego do otoczenia w wyniku konwekcji zaleŝy od róŝnicy temperatur skóry i otoczenia. Gdy temperatura skóry jest wyŝsza niŝ temperatura
otoczenia, organizm ogrzewa warstwę powietrza znajdującą się przy skórze, ciepłe powietrze unoszone jest ku górze, a jego miejsce zajmuje powietrze chłodniejsze, proces trwa aŝ do wyrównania temperatur. Promieniowanie - kaŝde ciało o temperaturze powyŝej zera bezwzględnego emituje promieniowanie; jeśli temperatura powierzchni ciała jest wyŝsza niŝ temperatura otoczenia, ciało oddaje energię do otoczenia. Temperatura ciała jest regulowana przez ośrodkowy układ nerwowy. Główny ośrodek termoregulacyjny jest zlokalizowany w podwzgórzu. Informacje o termicznym stanie ciała odbierane są przez specjalne czujniki - zwane termoreceptorami. W podwzgórzu dokonywana jest bieŝąca ocena aktualnego stanu temperatury i z ośrodków termoregulacyjnych wychodzą dyspozycje korygujące procesy tworzenia i rozpraszania ciepła. Niewielkie nawet odchylenia od normy temperatury ciała wyzwalają w podwzgórzu pobudzenia, które prowadzą do uruchomienia reakcji termoregulacyjnych o charakterze kompensacyjnym. W wyniku tego działania dochodzi do przywrócenia optymalnej temperatury wnętrza ciała. Zasadnicze znaczenie w informowaniu centralnych ośrodków termoregulacyjnych i przenoszeniu ciepła w organizmie ma krew. Krew jest jedynym pośrednikiem wymiany ciepła między wnętrzem ciała a jego powierzchnią. Ciepło metaboliczne wytwarzane przez całe Ŝycie w takich narządach, jak wątroba, mózg czy nerki, albo powstające w pracujących mięśniach, jest przenoszone przez krew do obszarów ciała naraŝonych na znaczne utraty ciepła. UmoŜliwia to utrzymywanie dość stałej i odpowiedniej temperatury w odległych częściach ciała. Krew ostudzona na powierzchni ciała dochodzi do narządów wewnętrznych i ochładza je. W ten sposób krąŝąca krew chroni w pewnej mierze narządy wewnętrzne przed przegrzaniem. Mechanizmy termoregulacji powodują oddawanie ciepła do otoczenia lub zachowanie ciepła. Do mechanizmów termoregulacji naleŝą: reakcja naczyniowa - rozszerzenie/skurcz naczyń krwionośnych skóry; pobudzenie gruczołów potowych; drŝenie mięśni; zwiększenie wydzielania hormonów wzmagających metabolizm Zmiana ukrwienia skóry moŝe prowadzić do utraty lub zachowania ciepła w organizmie. Rozszerzenie naczyń krwionośnych powoduje wzrost skórnego przepływu krwi i wzrost temperatury powierzchni ciała. Jeśli temperatura otoczenia jest niŝsza, reakcja ta prowadzi do zwiększenia utraty ciepła w drodze promieniowania i konwekcji. Skurcz naczyń krwionośnych powoduje obniŝenie temperatury skóry i zmniejszenie szybkości wymiany ciepła z otoczeniem. Zarówno skurcz, jak i rozszerzenie naczyń krwionośnych nie jest bez wpływu na pracę układu krąŝenia. Rozszerzenie naczyń krwionośnych powoduje obniŝenie ciśnienia tętniczego krwi, rekompensowanego zwiększeniem częstotliwości skurczów serca. Zwiększenie ukrwienia skóry odbywa się kosztem ukrwienia innych narządów. Podobnie skurcz naczyń krwionośnych prowadzi do wzrostu ciśnienia tętniczego krwi. Początkowo częstość skurczów serca obniŝa się, a następnie w wyniku wzrostu oporu obwodowego częstość skurczów serca rośnie. Najbardziej efektywną reakcją organizmu z punktu widzenia utraty ciepła jest pobudzenie gruczołów potowych; mechanizm ten zostaje uruchomiony przy temperaturze otoczenia ok. 28-32 C. Pobudzone gruczoły potowe wydzielają duŝą ilość potu, który parując pobiera energię z 2
ciała, co prowadzi do obniŝenia temperatury wewnętrznej. W celu wyparowania l litra potu organizm zuŝywa 350 kcal ciepła. Efektywność tego procesu zaleŝy od ilości wydzielanego potu oraz moŝliwości jego parowania, gdyŝ pot spływający kroplami nie powoduje utraty ciepła z organizmu. W wilgotnym powietrzu moŝliwość parowania potu obniŝa się. Intensywność parowania potu zaleŝy od temperatury wewnętrznej i jest liniowa do około 38 C. MoŜna przyjąć, Ŝe powyŝej tej temperatury mechanizm termoregulacji jest całkowicie wysycany. Gdy ciepło jest nadal produkowane przez organizm lub dostarczane z zewnątrz, dochodzi do dalszego przyrostu temperatury wewnętrznej i udaru cieplnego. NaleŜy zawaŝyć, Ŝe utrata potu wiąŝe się z utratą wody i soli przez organizm. Parowanie wody z powierzchni całego ciała zachodzi nieustannie. Parowanie to, u dorosłego człowieka w spoczynku, osiąga średnią wartość ok. 50 ml na godzinę CięŜka praca fizyczna, w gorącym otoczeniu, wzmaga parowanie wody do 1500 ml na godzinę. Podczas intensywnej pracy w środowisku gorącym robotnik moŝe stracić około 8 litrów potu w czasie zmiany roboczej. Mechanizmem powodującym zwiększenie produkcji ciepła wewnętrznego przez organizm jest mimowolne drŝenie mięśni. Praktycznie cała energia tego procesu za mienia się na ciepło. W czasie dreszczów kurczące się włókna mięśniowe wytwarzają parokrotnie więcej ciepła niŝ normalnie. Innym mechanizmem (bezdrŝeniowym) powodującym wzrost metabolizmu (wewnętrznej produkcji ciepła) jest zwiększenie wydzielania hormonów głównie nadnerczy i tarczycy. Na wymianę ciepła z otoczeniem decydujący wpływ mają czynniki: klimatyczne (temperatura powietrza, średnia temperatura promieniowania, prędkość przepływu powietrza, wilgotność powietrza), noszona odzieŝ (izolacyjność odzieŝy do, oporność parowania), - aktywność (metaboliczna produkcja ciepła). Przez środowisko cieplne gorące rozumiemy środowisko, w którym bilans cieplny jest dodatni. Podczas pracy w środowisku cieplnym gorącym lub w wyniku duŝego obciąŝenia fizycznego (intensywnej pracy) uruchamiają się mechanizmy termoregulacji prowadzące do utraty ciepła. Rozszerzają się naczynia krwionośne, co powoduje wzrost temperatury skóry i zwiększenie róŝnicy temperatur między powierzchnią ciała a otoczeniem - obniŝa to ilość pochłoniętego z otoczenia ciepła. Gdy mechanizm ten nie jest wystarczający, zostają pobudzone do pracy gruczoły potowe. Praca w gorącym mikroklimacie moŝe spowodować ostre dolegliwości i objawy kliniczne. Te ostatnie określa się jako choroby lub zespoły chorobowe, których przyczyną są znaczne zaburzenia w równowadze wodno-mineralnej z upośledzeniem lub niewydolnością termoregulacji. Do bezpośrednich skutków naraŝenia na stres cieplny naleŝą: - udar cieplny (poraŝenie cieplne) spowodowane przekroczeniem moŝliwości termoregulacyjnych i poraŝeniem ośrodka termoregulacji (najczęściej jest groźny dla Ŝycia, temperatura wewnętrzna ciała podnosi się do 41 C lub powyŝej), - wyczerpanie cieplne spowodowane utratą wody i/lub soli przez pocenie, któremu towarzyszą: ogólne osłabienie, zawroty głowy, nudności, bóle głowy, chwiejność układu krąŝenia, czasem omdlenie cieplne, - bolesne skurcze mięśni i inne dolegliwości ze strony mięśni spowodowane zaburzeniem równowagi wodno-elektrolitowej, - odwodnienie spowodowane niedostatecznym uzupełnieniem wody utraconej przez pocenie. 3
W przypadku wyczerpania cieplnego poszkodowanego naleŝy ułoŝyć płasko z lekko uniesionymi nogami i głową, podać do picia wodę mineralną, ewentualnie zwykłą wodę lekko osoloną, by wyrównać straty elektrolitów. Ekspozycja na gorąco moŝe spowodować zmiany skórne, jak potówkę, upośledzenie funkcji wydzielania gruczołów potowych, odczyny zapalne spowodowane dodatkową infekcją skóry. Do głównych mechanizmów termoregulacji w stresie cieplnym naleŝy wydzielanie potu i utrata ciepła przez jego parowanie na powierzchni skóry. Pracownicy z reguły piją mniej od ilości wody utraconej z potem, co powoduje odwodnienie organizmu, które obniŝa zdolność do pracy, przyspiesza częstość skurczów serca i upośledza termoregulację, zwłaszcza gdy utrata wody jest większa od 1,5% masy ciała. Odwodnieniu organizmu moŝna zapobiegać przez: - podawanie napojów o dobrej jakości z dodatkiem soli i akceptowanych przez pracowników, profilaktykę uświadamiającą pracowników o znaczeniu picia napojów z dodatkiem soli (często i w małych ilościach). Do pracy w naraŝeniu na gorąco nie naleŝy zatrudniać pracowników: otyłych (powyŝej 20% naleŝnej masy ciała), powyŝej 45 roku Ŝycia, jeśli dotychczas nie pracowali w gorącu, o małej wydolności fizycznej (VO 2 maks. poniŝej 35 ml O 2 /kg m.c.), z organicznymi chorobami serca i układu naczyniowego, z chorobą nadciśnieniową, z przewlekłymi chorobami dróg oddechowych i płuc, powodujących obniŝenie sprawności wentylacji, z uogólnionymi chorobami skóry i chorobami, które upośledzają czynność wydzielniczą gruczołów potowych, często zapadających na choroby infekcyjne, naduŝywających alkoholu i przyjmujących stale leki (psychotropowe, przeciw bólowe, hipotensyjne). Przez środowisko cieplne zimne rozumiemy środowisko, w którym bilans cieplny jest ujemny. Spadek temperatury otoczenia uruchamia mechanizmy termoregulacji zapobiegające utracie ciepła przez organizm. Następuje skurcz naczyń krwionośnych, co powoduje obniŝenie temperatury skóry, a tym samym róŝnicę temperatur między skórą a otoczeniem, zmniejsza to ilość ciepła oddawaną do otoczenia. Skurcz naczyń krwionośnych najsilniejszy jest w kończynach. Dalszy spadek temperatury wewnętrznej organizmu powoduje wzrost przemiany metabolicznej w następstwie uruchomienia mechanizmu mimowolnego drgania mięśni i wzrostu wydzielania hormonów. Intensywna praca fizyczna w środowisku zimnym moŝe spowodować wzrost obciąŝenia cieplnego i uruchomienie mechanizmu termoregulacji prowadzącego do utraty ciepła, co stwarza niebezpieczeństwo nadmiernego ochłodzenia organizmu zwłaszcza po zaprzestaniu wysiłku. Zasadniczym elementem profilaktyki pracowników zatrudnionych w mikroklimacie zimnym jest zapewnienie zestawu odzieŝy o odpowiednich właściwościach termoizolacyjnych. 4
Dobrą izolację zapewnia równieŝ warstwa powietrza między częściami odzieŝy, dlatego przy pracy w zimnym środowisku naleŝy zakładać więcej warstw odzieŝy. Zgodnie z normą PN-87/N- 08009 do pracy w mikroklimacie zimnym naleŝy zapewnić odzieŝ o wskaźniku ciepłochronności równym IREQ (wymagana ciepłochronność odzieŝy). NaleŜy równieŝ zwrócić uwagę na zabezpieczenie kończyn i głowy przed nadmierną utratą ciepła. Przez skórę głowy w temperaturze 4 C traci się około 40% ciepła RównieŜ podatne na utratę ciepła są ręce i nogi. NiezaleŜnie od zabezpieczenia reszty ciała zimne ręce i stopy będą powodować odczucie zimna i dyskomfortu. Skutki zdrowotne działania środowisk zimnych: odmroŝenia najczęściej rąk i stóp, rzadziej podudzi i nosa; objawy odmroŝenia I stopnia to fioletowe zabarwienie skóry, pęcherze i mocny ból, przy odmroŝeniach II stopnia: biała łamliwa skóra, po rozgrzaniu czerniejąca, brak czucia; hipotermia, objawy hipotermii pojawiają się, kiedy temperatura wewnętrzna obniŝy się poniŝej 34 C, początkowo gdy temperatura obniŝy się do 34-36 C pojawiają się dreszcze, bóle w rękach i nogach, podwyŝszone tętno, płytki oddech, poniŝej temperatury 34 C moŝe wystąpić utrata przytomności, poniŝej temperatury 27 C występuje zatrzymanie krąŝenia, migotanie komór serca. Pracownicy pracujący w mikroklimacie zimnym o sile chłodzącej powietrza poniŝej 1200 kcal/m 2 h powinni mieć orzeczenie lekarskie o zdolności do pracy w takich warunkach. Osobę z objawami hipotermii naleŝy przenieść do pomieszczenia o temperaturze pokojowej, okryć kocem lub folią NRC, jeśli poszkodowany jest przytomny podawać do picia ciepłe osłodzone napoje, nie poruszać i nie masować poszkodowanego. Komfortem cieplnym subiektywnie określa się warunki mikroklimatu, w których człowiek nie odczuwa ani ciepła ani chłodu. Utrzymanie zrównowaŝonego bilansu cieplnego nie jest równoznaczne z komfortem cieplnym. Próby ujednolicenia definicji komfortu cieplnego doprowadziły do przyjęcia następującego pojęcia: komfortem cieplnym określa się stan, w którym temperatura wewnętrzna ciała wynosi 37,0-0,3 C, średnia temperatura po wierzchni skóry mieści się w granicach 32-34 C, a ilość ciepła utraconego przez parowanie potu nie przekracza 20% maksymalnej zdolności utraty ciepła przez parowanie wydzielonego potu. Granice komfortu cieplnego zostały określone na podstawie dwóch wskaźników PMV, tzn. przewidywanej oceny średniej warunków termicznych i wskaźnika PPD, tzn. przewidywanego odsetka niezadowolonych. Obydwa wskaźniki oceny podaje Norma Międzynarodowa ISO-7730-1984, która została przyjęta w kraju i wydana jako Polska Norma PN-85/N-08013 Ergonomia. Środowiska termiczne umiarkowane. Określenie wskaźników PMV, PPD i wymagań dotyczących komfortu cieplnego Organizm człowieka posiada fizjologiczną zdolność przystosowania do wysokich i niskich temperatur otoczenia. Wielokrotna ekspozycja człowieka na środowiska zimne lub gorące prowadzi do zwiększenia tolerancji organizmu na te warunki; proces ten nazywamy aklimatyzacją. U człowieka zaaklimatyzowanego do gorąca obserwuje się sprawniejsze funkcjonowanie mechanizmu termoregulacji, objawiające się zwiększeniem wydzielania potu juŝ przy niŝszych temperaturach skóry, u osób 5