Влияние нагревающего микроклимата на физиологические функции организма

Микроклимат нагревающий отличается от нормального микроклимата. Он представляет собой такое сочетание микроклиматических  параметров, при котором появляется  изменение теплообмена работающего человека с окружающей его средой,  которое проявляется в накоплением тепла в организме человека (> 2 Вт) и/или же в увеличении доли тепловых потерь испарением влаги (> 30%).!!

Температура кожи тела.

Под влиянием микроклиматических условий в организме человека может происходить изменение ряда функций систем и органов, принимающих участие в обеспечении температурного гомеостаза. Одним из важных интегральных показателей теплового состояния организма человека является средняя температура тела. Она зависит от степени нарушения теплового баланса и уровня энерготрат при выполнении физической работы.

При выполнении работы средней тяжести и тяжелой в условиях высокой температуры воздуха температура тела может повышаться от нескольких десятых градуса до 1 - 2 °С и более (при явлениях гипертермии).

Температура кожи объективно отражает реакцию организма на воздействие термического фактора, так как ее температурный режим играет основную роль в теплоотдаче, Будучи более или менее постоянной величиной в обычных условиях на одном и том же участке, температура кожи человека далеко не одинакова на различных участках. Температура кожи лба колеблется в пределах 32,5 - 34 °С, груди – 31 - 33,5 °С, наименьшую температуру имеет кожа пальцев стопы - 24,4 С, кисти - 28,5 °С.

С гигиенической точки зрения для ориентировочной оценки теплового состояния человека, находящегося в состоянии относительного физического покоя, имеет значение разница температур кожи дистальных участков поверхности тела (грудь - стопа) и туловища: если она менее 2 - 1,8 °С - это соответствует ощущению жары, при разнице 2 - 4°С наблюдается хорошее самочувствие, а выше 6°С наступает ощущение холода. С увеличением температуры воздуха разница между температурой туловища и стоп уменьшается.

Высокая температура и состояние обменных процессов.

Интенсивное потоотделение (до 6 - 10 л за смену) при работе в условиях воздействия высокой температуры воздуха приводит к обезвоживанию организма, потере минеральных солей и водорастворимых витаминов (С, B1, B2).

Несмотря на восполнение потери жидкости за счет усиленного питья, к концу смены в таких условиях может иметь место отрицательный водный баланс, масса тела уменьшается на 3 - 4 кг и более. Такие потери влаги приводят к сгущению крови, "повышению ее вязкости, нарушению солевого обмена. При тяжелой работе в условиях высокой температуры может выделиться с потом до 30 – 40 г NaCl (всего в организме около 140 г NaCl). При потере хлоридов снижается способность белковых коллоидов к набуханию, следовательно, к удержанию воды. Уменьшается содержание внутриклеточной воды и увеличивается концентрация внеклеточной. Потеря 20%, т. е. 28 - 30 г NaCl, ведет к прекращению желудочной секреции, дальнейшая потеря NaCl вызывает мышечный спазм, судороги. Кроме NaCl, происходит потеря организмом калия, кальция, магния, меди, цинка, йода и других микроэлементов, что может обусловливать нарушение проводимости сердечной мышцы, проницаемости форменных элементов крови.

Потеря водорастворимых витаминов (С, B1, B2) при сильном потоотделении может достигать 15 - 25% необходимой суточной дозы, что способствует развитию витаминного дефицита. Так, значительный витаминный дефицит (С, B1 и В2) был обнаружен у рабочих горячих цехов металлургических, фарфоровых и керамических заводов. При высокой температуре воздуха и дефиците воды в организме усиленно расходуются углеводы, жиры, разрушаются белки. При перегревании отмечается усиленный белковый распад, накопление остаточного азота и аммиака в крови, развивается ацидотическое состояние.

Влияние нагревающего микроклимата на функциональное состояние сердечно-сосудистой системы.

Действие высокой температуры воздуха на организм нередко вызывает серьезные и стойкие изменения в деятельности сердечно-сосудистой системы.

Под влиянием высокой температуры происходит перераспределение крови за счет увеличения кровенаполнения сосудов кожи, подкожной клетчатки и обеднения кровью внутренних органов. Наблюдается выраженная пульсовая реакция. В начальном периоде температурного воздействия происходит рефлекторное учащение пульса без повышения температуры тела. Затем с увеличением температуры тела устанавливается линейная зависимость между накоплением тепла в организме и приростом частоты сердечных сокращений. С увеличением температуры тела на 1 градус, пульс учащается на 10 ударов в 1.минуту.

Тахикардия при воздействии высокой температуры обусловлена не только повышением температуры крови, действующей на соответствующие центры ЦНС, но и раздражением термоцентров биологически активными веществами, образующимися при гипертермии и стимулирующими работу сердца.

При: постоянном и длительном действии высокой температуры максимальное и минимальное артериальное давление чаще, всего снижается. При значительном же перегревании отмечается повышение максимального и снижение минимального артериального давления, что связано, видимо, с повышением температуры крови, снижением тонуса стенки периферических сосудов, расширением их и падением периферического сопротивления.

Длительное увеличение частоты сердечных сокращений, падение сосудистого тонуса, ведущее к нарушениям равновесия в распределении крови и к недостаточному кровоснабжению мышцы сердца, сгущение крови приводит к ослаблению функциональной способности сердца.

На ЭКГ у рабочих горячих цехов обнаруживаются преходящие и стойкие изменения, проявляющиеся в гипертрофии правого желудочка, изменениях возбудимости предсердий. ЭКГ в ряде случаев позволяет выявлять нарушения обменного характера, дистрофические изменения миокарда (последние обнаруживаются как у молодых рабочих, так и среди рабочих с большим стажем работы в горячих цехах).

Перегревание и дыхание.

При воздействии высокой температуры и теплового облучения наблюдаются изменения со стороны дыхания. Значительно повышается возбудимость дыхательного центра, что выражается увеличением частоты дыхания. У рабочих литейных цехов дыхание может учащаться до 50% от исходного, тогда как при аналогичной работе, но при нормальной температуре частота дыхания увеличивается на 11 %. Даже кратковременная работа при высокой температуре воздуха и интенсивном тепловом облучении сопровождается учащением дыхания в 2 раза. Характер дыхания становится поверхностным.

Влияние перегревания на другие системы и органы.

Работа в условиях высокой температуры оказывает влияние на функциональное состояние ряда других органов и систем. В условиях высокой температуры снижается секреция желудочного и поджелудочного сока, желчи, угнетается моторика желудка. Печень отвечает снижением гликогенообразовательной функции. Отрицательное влияние на ЦНС проявляется в снижении силы условных рефлексов, ослаблении внимания, ухудшении координации движений, способности к переключению, замедлении реакций, что может быть причиной роста травматизма, снижения работоспособности и производительности труда.

Установлено снижение работоспособности у шахтеров по мере увеличения температуры воздуха. Так, если при температуре воздуха 26 °С работоспособность снижается на 19%, при температуре 32 °С работоспособность падает на 44 %.

Гипертермия.

Длительное воздействие высокой температуры, особенно в сочетании, с повышенной влажностью, может привести к значительному накоплению тепла в организме и развитию перегревания организма выше допустимого уровня (гипертермии ) - состояния, при котором температура тела поднимается до 38 – 39 °С. То же случается и при высоком кратковременном нагревании при температуре выше 60 °С, например при ремонте печей.

Клинически при гипертермии наблюдается головная боль, головокружение, общая слабость, искажение цветового восприятия предметов, сухость во рту, тошнота, рвота, гиперемия лица, обильное потоотделение. Пульс и дыхание учащены, температура тела повышена до 38 °С и более. В крови увеличивается содержание остаточного азота и молочной кислоты.

Выраженная гипертермия, сопровождающаяся высокой температурой тела (40 - 41 °С) и тяжелым общим состоянием организма, называется тепловым ударом. При этом наблюдается бледность, синюшность, зрачки расширены, дыхание частое, поверхностное (50 – 60 в 1 мин), временами судороги, тахикардия, падение АД (тепловой коллапс), потеря сознания.

На фоне симптомов теплового удара развиваются тетанические судороги мышц конечностей и резкие боли в них при движении, что является судорожной формой перегрева. Наблюдается резкое снижение диуреза, развивается сгущение крови (увеличиваются вязкость крови, количество эритроцитов и гемоглобина).

В тяжелых случаях могут наблюдаться нервно-психические расстройства.

Основную роль в патогенезе перегрева отводят газовому алкалозу и аммиачной интоксикации образованию токсических БАВ, явлению гипоксии в организме. Судорожная форма перегрева является следствием нарушения водно-солевого обмена, обезвоживания и деминерализации организма (потери NaCl).

Тепловой удар возникает в особо неблагоприятных условиях работы: выполнение тяжелой физической работы в условиях высокой температуры, инфракрасного излучения и высокой влажности, в одежде затрудняющей теплоотдачу; работы на открытом воздухе в жарком климате.

Особенности действия лучистого тепла на организм.

Действие теплового излучения на организм имеет ряд особенностей, одной из которых является способность ИК лучей различной длины волны проникать на различную глубину и поглощаться соответствующими тканями, оказывая тепловое действие. Короткие инфракрасные лучи (до 1,4 мкм) проникают в ткани на глубину нескольких см, поглощаются кровью и водой в слоях кожи и подкожной клетчатки, а также способны проникать через кости черепной коробки и воздействовать на мозговые оболочки, мозговую ткань.

Длинные ИК лучи (1,4 - 10 мкм) поглощаются верхним 2-х миллиметровым слоем кожи. Особенно сильно поглощаются лучи с длиной волны 6 - 10 мкм, вызывая «калящий эффект».

Воздействие инфракрасного излучения на организм проявляется как общими, так и местными реакциями.

Местная реакция сильнее выражена при облучении длинноволновыми инфракрасными лучами, поэтому при одной и той же интенсивности облучения время переносимости коротковолнового инфракрасного излучения больше, чем длинноволнового. Коротковолновое инфракрасное излучение обладает более выраженным общим действием за счет большей глубины проникновения в ткани тела.

Степень повышения температуры кожи в ответ на инфракрасное облучение находится в зависимости от его интенсивности. Инфракрасное облучение интенсивностью 949 Вт/м2 вызывает ощущение жары, жжения и повышение температуры кожи до 40 - 41 °C. При интенсивности инфракрасного облучения 1717 Вт/м2 и более температура кожи повышается на 10 - 11°С и появляется нетерпимое жжение кожи.

Наряду с ростом температуры облучаемой поверхности тела (в зависимости от времени облучения и одежды) наблюдается рефлекторное повышение температуры на удаленных от области облучения участках. Наблюдается также рефлекторное изменение частоты пульса на фоне неизменной температуры тела. При облучении различных участков тела инфракрасным излучением интенсивностью 698 - 1396 Вт/м2 частота пульса увеличивалась на 5 - 7 ударов в 1 мин. Время пребывания в зоне теплового облучения лимитируется в первую, очередь высокой температурой кожи. Болевое ощущение появляется при температуре кожи 40 - 45 °С (в зависимости от участка).

В основе биологического действия инфракрасного излучения лежит не только рефлекторный процесс, связанный с чисто тепловым эффектом, но и сдвиги в молекулярной структуре клетки, вызванные поглощением квантов инфракрасного излучения. Поглощаясь, лучи инфракрасного излучения вызывают внутримолекулярные колебания, значительно увеличивающие скорость протекания биохимических реакций. Основная часть энергии превращается в тепловую, а также энергию фотохимических реакций.

Под влиянием инфракрасного излучения в коже, крови, цереброспинальной жидкости образуются высокоактивные вещества белкового происхождения (типа гистамина, холина, аденозина). Происходит также изменение обмена веществ в виде нерезкого снижения потребления кислорода, повышается содержание азота, уровня натрия и фосфора в крови, снижается поверхностное натяжение крови. Под влиянием инфракрасного излучения снижаются титр антител и фагоцитарная активность лейкоцитов. Эти сдвиги больше выражены при прерывистом облучении. Наблюдаются изменения в симпатоадреналовой и гипофизарно-адреналовой системах, свидетельствующие о напряжении в этих системах.

Сосудистая реакция протекает в зависимости от интенсивности и спектрального состава инфракрасного излучения - коротковолновая вызывает расширение сосудов, длинноволновая - сужение. Артериальное давление изменяется при интенсивности излучения, начиная с 1138 Вт/м2 при температуре воздуха 24 °С и с 775 Вт/м2 при температуре 50 °С.

Повышение артериального давления обусловлено, видимо, некоторым сужением периферических сосудов и увеличением минутного объема крови.

Изменения в организме под воздействием инфракрасного излучения зависят от его интенсивности, спектрального состава, площади и зоны облучения. Так, наибольший эффект, наблюдается при облучении области шеи, верхней половины туловища.

Имеет весьма существенное значение повторяемость облучения. Так, при одинаковом суммарном времени инфракрасного излучения реакция организма в значительной степени зависит от продолжительности однократного облучения и соотношения времени облучения и пауз.

При действии инфракрасной радиации могут развиваться патологические состояния у отдельных лиц в связи с профессиональной деятельностью: солнечный удар, повреждения кожи, глаз (катаракта).

Инфракрасные лучи, оказывая тепловой эффект на глаза, могут вызвать ряд патологических изменений: конъюнктивиты, помутнение и васкуляризацию роговицы и др. Длительное воздействие (10 - 20 лет) коротковолновой инфракрасной радиации большой интенсивности на глаза может вызвать поражение хрусталика - инфракрасная катаракта у сталеваров, прокатчиков, кузнецов, кочегаров, стеклодувов - «катаракта стеклодувов».

Изменения на коже характеризуются эритемой, при интенсивном облучении может быть ожёг, при длительном воздействии на коже может развиться коричнево-красная пигментация.

Солнечный удар может возникнуть при работах на открытом воздухе (строители, геологи, сельскохозяйственные рабочие и др.) в результате интенсивного прямого облучения головы инфракрасным излучением коротковолнового диапазона (1 - 1,4 мкм), следствием чего является тяжелое поражение оболочек, и мозговой ткани вплоть до выраженного менингита и энцефалита. Клиническая картина солнечного удара характеризуется общей слабостью, головной болью, головокружением, шумом в ушах, беспокойством, расстройством зрения, тошнотой, рвотой. В тяжелых случаях - помрачнение сознания, резкое возбуждение, судороги, галлюцинации, бред, потеря сознания. Температура тела при этом в отличие от теплового удара нормальная или незначительно повышена.