Факторы производственной среды

Микроклимат

Важнейшим физическим фактором окружающей (производственной) среды, от которого зависят работоспособность и состояние здоровья работающего населения является микроклимат. Производственный микроклимат характеризуется такими параметрами, как уровень температуры и влажности воздуха, скоростью его движения и интенсивностью тепловой радиации преимущественно в инфракрасной и частично в ультрафиолетовой области спектра электромагнитных излучений.

Температура воздуха, определяя метеорологические условия производственной среды, играет важнейшую роль в создании комфортных условий труда промышленных рабочих. На многих производствах – металлургических (доменные, конверторные, мартеновские, прокатные цеха), машиностроительных (литейные, кузнечные, термические цехи), а также тепловых электростанциях, текстильных, резиновых, швейных, стекольных, пищевых производствах, выпуске строительных материалов (кирпич, бетон) труд рабочих сопряжен с влиянием неблагоприятного нагревающего климата. В то же время, ряд производств, напротив, характеризуются пониженной температурой воздуха рабочих мест – труд работников, занятых на элеваторах, в складских помещениях, в некоторых цехах судостроительных заводов, мясо-молочной промышленности.

Работы на открытом воздухе (строительство, лесозаготовка, рыбный промысел, добыча нефти и газа, геологоразведка и др.) в осенний, зимний, весенний и летний периоды года зачастую проходят в крайне неблагоприятных климатических условиях. Порой разница между самой низкой и самой горячей точкой температуры воздуха достигает очень больших значений (диапазон колебаний составляет от 50⁰С до 80⁰С).

В этой связи, является несомненно актуальным гигиеническая оценка основных закономерностей формирования микроклимата, адаптации организма к нагревающему и охлаждающему климату, обоснование соответствующих нормативов, разработка комплексных профилактических мероприятий по обеспечению комфортного микроклимата.

Характеристика микроклимата. Параметрами микроклимата, при которых выполняет работу человек и от которой зависит теплообмен между организмом человека и окружающей средой, являются температура окружающей среды, скорость движения воздуха и влажность воздуха.

Температура окружающей среды и скорость движения атмосферного воздуха зависят от очень многих параметров, определяемых временем года и целым комплексом других гидро-метеорологических факторов, которые формируют климат региона. Движение воздуха в производственных помещениях создается конвекционными потоками, в результате неравномерного нагревания воздушных масс от источников тепловыделения.

Комфортный (нейтральный) микроклимат характеризуется комфортным тепловым ощущением, а тепловой баланс в организме обеспечивается без напряжения процессов терморегуляции.

Нагревающий микроклимат характеризуется тем, что на рабочих местах параметры микроклимата значительно выше средних значений границы зоны комфорта.

Охлаждающий микроклимат характеризуется температурами воздуха значительно меньшими, чем нижние границы зоны комфорта.

Терморегуляция – взаимосочетание процессов теплообразования и теплоотдачи, регулируемых нервно-эндокринным путем.

Теплообразование – тепло, продуцируемое организмом, за счет окислительно-восстановительных реакций при сгорании белков, жиров и углеводов.

Теплоотдача – переход теплоты, освобождаемой в процессе жизнедеятельности, из организма в окружающую среду.

Теплоотдача осуществляется путем радиационной теплоотдачи (излучением тепла телом человека по отношению к окружающим поверхностям, имеющим более низкую температуру); конвекции (отдача тепла с поверхности тела человека притекающими к нему менее нагретым слоям воздуха); проведения тепла (отдача тепла предметам, непосредственно соприкасающимся с поверхностью тела); испарения воды с поверхности кожи и дыхательных путей. В условиях метеорологического комфорта, теплоотдача излучением составляет в среднем 50-65%, испарением воды (пота) – 20-25%, конвекцией – 15-30% от общих потерь тепла организмом.

Влияние нагревающего и охлаждающего микроклимата на организм.Являясь саморегулирующей системой, организм человека, используя целый каскад физиолого-биохимических реакций, поддерживает постоянство температуры тела за счет усиления или ослабления механизмов теплопродукции и теплоотдачи. Динамическое соотношение процессов теплообразования и теплоотдачи регулируются терморегуляторными центрами и корой головного мозга. При этом совокупность физиолого-биохимических процессов, обусловленная деятельностью центральной нервной системы, направленной на поддержание температурного гомеостаза, определяет саму суть процесса терморегуляции.

Среди физиологических механизмов, с помощью которых устанавливается соответствующее соотношение химической и физической терморегуляции, большую роль играет симпатическая нервная система. По симпатическим нервным волокнам импульсы от центральной нервной системы передаются мускулатуре и печени, участвующим в процессе химической терморегуляции. Характер и интенсивность теплоотдачи с поверхности кожи, в реализации механизма которого важное значение отводится сосудистой реакции в ответ на раздражение температурным фактором, также во многом определяется деятельностью симпатической нервной системы.

При воздействии на организм нагревающего климата механизм терморегуляции способствует увеличению теплоотдачи через систему кровообращения и повышенным потоотделением. Роль системы кровообращения состоит в увеличении частоты сердечных сокращений и минутного объема крови, в результате чего происходит усиление тока крови через кожу в следствие расширения кожных сосудов и капилляров. Указанный механизм приводит к увеличению теплопроводности тканей и поступлению тепла в окружающую среду.

При воздействии на организм охлаждающего климата, механизмы терморегуляции направлены на уменьшение теплоотдачи и увеличение количества тепла, вырабатываемого организмом. Уменьшение теплоотдачи происходит в результате сужения (спазма) кровеносных сосудов поверхностных тканей и снижения их температуры. Увеличение теплообразования осуществляется преимущественно за счет повышения мышечного тонуса и рефлекторно возникающей дрожи скелетной мускулатуры.

Сложный процесс физической химической терморегуляции в производственных условиях характеризуется многообразными изменениями и взаимодействием физиологических функций работающего организма. При перегревании и переохлаждении в организме возникают значительные изменения в поведенческих, физиологических реакциях, включая и эндокринную систему. Охлаждение организма, как правило, сопровождается усиленной секрецией адреналина, который стимулирует клеточный обмен и уменьшает теплоотдачу. В таблице № 12 представлена классификация тепловых состояний организма человека, построенная на данных о характере изменения приспособительных механизмов системы терморегуляции в условиях теплового равновесия, перегревания и охлаждения.

Оптимальный микроклимат характеризуется сочетанием таких параметров, которые обусловливают сохранение нормального функционального состояния организма без напряжения реакции терморегуляции. Он создает ощущение теплового комфорта и предпосылки для сохранения высокого уровня работоспособности. Допустимым микроклиматом является сочетание параметров, которые вызывают изменение функционального состояния организма и напряжение реакции терморегуляции, не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей.

Таблица № 12. Показатели теплового состояния организма.

Гигиеническое нормирование микроклимата. Гигиеническое нормирование параметров производственного микроклимата установлено санитарными и гигиеническими нормами: СанПиН «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» № 355 от 14.07.2005, МЗ РК; СН «Санитарные нормы ультрафиолетового излучения в производственных помещениях» № 1.02.025-94; ГН «Гигиенические нормы интенсивности инфракрасного излучения от нагретых поверхностей оборудования и ограждений в машинных и котельных отделениях и других производственных помещениях судов» № 1.02.026-94.

Нормируются оптимальные и допустимые параметры микроклимата – температура, относительная влажность и скорость движения воздуха. Значения параметров микроклимата устанавливаются в зависимости от способности человеческого организма к акклиматизации в разное время года и категории работ по уровню энергозатрат (Таблица № 13).

Таблица № 13. Нормируемые величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений.

Таблица № 14.Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха ниже допустимых величин.

Таблица № 15. Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха выше допустимых величин.

Таблица № 16. Рекомендуемые величины ТНС-индекса для профилактики нагревания.

Профилактические мероприятия. Обеспечение теплового баланса осуществляется путем регулирования значений параметров микроклимата в помещении – температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха. Поддержание указанных параметров на уровне оптимальных значений обеспечивает комфортные климатические условия человека, а на уровне допустимых – предельно допустимые, при которых система терморегуляции организма человека обеспечивает тепловой баланс и не допускает перегрева и переохлаждения организма.

Применение систем вентиляции, аэрации, отопления и кондиционирования воздуха обеспечивает требуемые параметры микроклимата и состава воздушной среды.

Эффективно работающая вентиляция (вентиляция – организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения отработанного воздуха и подачу на его место свежего), кондиционирование воздуха (кондиционирование – искусственная автоматическая обработка воздуха с целью поддержания оптимальных микроклиматических условий независимо от характера технологического процесса и условий внешней среды), аэрация (аэрация – организованная естественная вентиляция помещений через фрамуги, форточки, окна) и отопление (отопление – система обеспечения оптимальной температуры воздуха в помещении в холодное время года, которое бывает водяным, паровым и электрическим) способствуют улучшению самочувствия человека и повышению его работоспособности.

На промышленном производстве используется комплекс мер, направленных на профилактику неблагоприятного воздействия нагревающего микроклимата, которые могут быть сгруппированы следующим образом:

· меры, направленные на ограничение тепловыделений в рабочую зону или обеспечивающие возможность работы вне зоны нагревающего микроклимата;

· меры, обеспечивающие снижение температуры воздуха и интенсивности инфракрасного излучения в рабочей зоне;

· меры, обеспечивающие нормализацию теплового состояния работающих в условиях нагревающего микроклимата и способствующие восстановлению физиологических показателей организма.

В условиях воздействия на работающих охлаждающего микроклимата, профилактические мероприятия должны быть направлены на регламентацию работ, совершенствование санитарно-бытового обеспечения, применение эффективных способов обогрева работающих от охлаждения. Комплекс профилактических мероприятий включает следующее:

· мероприятия, направленные на создание оптимальных и допустимых микроклиматических условий (теплоизоляция помещений, устройство тамбуров и воздушно-тепловых завес у дверей, эффективно работающее отопление и др.);

· мероприятия, обеспечивающие поддержание допустимого теплового состояния работающих в холодный период года на открытом воздухе, в неотапливаемых помещениях и помещениях с искусственно созданным охлаждающим микроклиматом (применение спецодежды, регламентированные перерывы на обогрев и отдых, помещение для сушки спецодежды и обуви, защита временем).

Применение всего комплекса профилактических мероприятий в условиях нагревающего и охлаждающего микроклимата необходимо проводить в соответствии с требованиями действующих нормативных документов.

Освещенность

Общеизвестно, что наибольшее количество информации об окружающей среде человек воспринимает через зрительный анализатор. В этой связи организация оптимального естественного и искусственного освещения на рабочих местах, в жилых помещениях и общественных зданиях имеет важное значение для обеспечения нормальной жизнедеятельности и работоспособности человека.

Одним из основных вопросов охраны и оздоровления условий труда является организация оптимального освещения производственных помещений и рабочих мест. Для освещения производственных помещений используется освещение трех видов – естественное, искусственное и смешанное.

Характеристика освещенности. Гигиенические критерии к производственному освещению, отвечающие потребностям жизнедеятельности организма, должны соответствовать следующим требованиям:

1. обеспечивать количественно достаточную степень освещенности, оптимальную для работоспособности и самочувствия;

2. спектральный состав света, создаваемый искусственными источниками, должен приближаться к естественному;

3. обеспечивать равномерную освещенность и нормальную яркость, отсутствие блескости и тени;

4. уровень освещенности должен соответствовать гигиеническим нормам, учитывающим условия зрительной работы.

Средняя часть оптического диапазона длиной от 400 до 760 нм, приходится на видимое излучение, воспринимаемое сетчатой оболочкой зрительного анализатора.

Спектральная чувствительность глаза – свойство глаза, связанное с его чувствительностью, по разному оценивать одинаковую лучистую мощность различных длин волн видимого спектра.

Световой поток (Ф) – мощность лучистой энергии, оцениваемая по световому ощущению; единица измерения – люмен (лм); 1 люмен равен количеству световой энергии в 1 Дж, проходящему через единицу площади 1 м².

Сила света (i) – пространственная плотность излучаемого потока, определяется отношением светового потока к величине телесного угла, в котором он распространяется и определен; единицей измерения является кандела (кд).

Освещенность (Е) – определяется как световой поток, приходящийся на единицу площади освещаемой поверхности; единица измерения – люкс (лк); 1 лк – освещенность поверхности в м², на которую падает световой поток в 1 лм.

Яркость (В) – это уровень светового ощущения, т.е. величина, которую непосредственно воспринимает наш глаз; измеряется в кд/м² или в нитах (нт).

При выполнении тех или иных видов трудовой деятельности, количественные и качественные характеристики освещения рабочих мест играют важную роль в адекватном функционировании органа зрения. На рисунке № 17 представлены наиболее важные функции зрения, зависимые от освещения.

Недостаточные уровни естественной и искусственной освещенности, частые и резкие перепады ее в поле зрения, спектральный состав, который не соответствует естественному свету, пульсации светового потока приводят к напряжению зрения и вызывают утомление световоспринимающего и двигательного аппарата глаз, в результате чего могут развиваться патологические изменения составных органов зрения в виде астенопии, профессиональной близорукости и нистагма.

Нормативы естественного и искусственного освещения. Освещенность, создаваемая естественным дневным светом изменяется в чрезвычайно широких пределах, что обусловлено временем дня, сезоном года, наличием облачности или осадков, а также географическим расположением местности. В этой связи естественное освещение помещений нельзя характеризовать абсолютной величиной освещенности. Поэтому основным показателем нормирования освещенности является коэффициент естественной освещенности (КЕО).

КЕО – отношение величины освещенности на рабочем месте к величине наружной освещенности. КЕО выражается в процентах и определяется по формуле:

где Е_вн и Е_нар – соответственно освещенность внутри и снаружи здания естественным светом небосвода.

Для создания естественной освещенности в зданиях служат окна, световые проемы и фонари на крыше. Естественное освещение может быть боковым (через окна), верхним (через световые проемы и фонари на крыше) или комбинированным. Нормы освещенности и значения КЕО при естественном и совмещенном освещении приведены в соответствующем СНиПе 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». Там же приведены все необходимые для расчетов естественного освещения формулы и значения коэффициентов (Таблица № 17).

Таблица № 17. Нормированные значения КЕО в производственных помещениях.

В случае одностороннего бокового освещения нормируется минимальное значение КЕО (Е_мин) в точке, расположенной на расстоянии 1 м от стены наиболее отдаленной от световых проемов. В случае двустороннего бокового освещения Е_мин нормируется в срединной точке помещения. При этом учитывается световой климат и расположение производственного помещения. В случае верхнего и комбинированного естественного освещения (верхнее вместе с боковым) определяется и нормируется среднее значение КЕО (Е_ср) в точках, расположенных на пересечении вертикальной плоскости характерного размера помещения и условной рабочей поверхности или пола, согласно следующей формуле:

где E_1,2,3,…,Е_n – значение КЕО в различных точках помещения, находящихся на равных расстояниях друг от друга; n – количество точек (не менее 5), в которых определяется КЕО. Первая и последняя точки при таком определении должны находиться на расстоянии 1 м от поверхности стен или перегородок.

Приведенные в СНиПе П-4-79 значения КЕО нормированы для зданий, расположенных в III поясе светового климата, поэтому для остальных климатических поясов нормирование коэффициента естественной освещенности необходимо корректировать, согласно расчетам, представленным в вышеуказанном нормативном документе.

Различают несколько систем искусственного освещения – общая, местная и комбинированная. Система общего освещения предусматривает два способа размещения светильников – равномерное и локализованное; местная система освещения используется только для освещения рабочей поверхности. При комбинированной системе местное освещение используется для создания на рабочей поверхности высоких уровней яркости, а общее – для обеспечения равномерности освещения участков рабочего помещения. Нормы искусственной освещенности должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП 23-05-95.

Большую роль в создании хороших уровней освещенности и, как следствие, благоприятных условий трудовой деятельности играет рациональное направление световых потоков. Равномерность освещения рабочих поверхностей и помещений в целом достигается таким размещением светогенерирующих устройств, при котором на рабочих поверхностях должны отсутствовать резкие тени, так как они создают неравномерное распределение яркости, искажают формы объектов и вызывают утомление зрения. Подвижные тени, кроме того, способствуют возникновению производственных травм. Однако нежелательно и полностью рассеянное бестеневое освещение, так как при этом плохо различаются рельефные детали.

Яркость освещения рабочей поверхности и окружающего пространства должна распределяться по возможности равномерно, так как при переходе взгляда с яркоосвещенной поверхности на слабоосвещенную и наоборот глаз должен адаптироваться, что вызывает его утомление. Адаптация глаза зависит от соотношения яркости рассматриваемых поверхностей или, при переходе работника из одного пространства в другое, от соотношения яркости освещения разных пространств. При переходе в плохоосвещенное помещение, как правило, адаптация длиться 50-60 мин, а при переходе в сильноосвещенное помещение – 8-10 мин. Равномерному распределению яркости способствуют светлая окраска потолка, стен, оборудования. Освещение должно обеспечивать необходимый спектральный состав света для правильной цветовой передачи, которую создают естественное освещение и искусственные источники света со спектральной характеристикой, близкой к естественному освещению.

Источниками искусственного освещения являются лампы накаливания общего назначения, газоразрядные и люминесцентные лампы, газоразрядные лампы высокого давления и самые разнообразные светильники.

Широкое распространение получили лампы накаливания, колбы которых покрыты отражающим белым диффузным слоем и зеркальным. Все большее распространение в разных областях осветительной техники получают галогенные лампы накаливания.

Лампы накаливания, являясь источниками света теплового излучения, генерируют в своем световом спектре желто-красные лучи, что искажает цветовое восприятие. Эти лампы значительно уступают газоразрядным источникам света по световой отдаче и по светопередаче, что ограничивает их применение на производстве.

Различают газоразрядные лампы низкого давления – люминесцентные и ртутные кварцевые лампы высокого давления с направленной цветностью типа ДРЛ (дуговая ртутная люминесцентная), металлогалогенные с добавкой йодидов металлов типа ДРИ (дуговые ртутные с йодидами металлов) и др. В помещениях с недостаточным естественным освещением, в которых постоянно пребывают люди, а также для создания особо благоприятных условий зрительной работы используются люминесцентные лампы. Для освещения производственных и общественных помещений широко используются лампы типа ДРЛ, ДРИ.

Принцип действия люминесцентных ламп основан на использовании фотолюминесцентных люминофоров, возбуждаемых ультрафиолетовым излучением электрического разряда в парах ртути при низком давлении. Невидимое ультрафиолетовое излучение плазмы (ионизированных паров металла) преобразуется с помощью люминофоров в излучения, ощущаемые глазом. Существуют люминесцентные лампы с разрядом в инертных газах – безртутные лампы, которые имеют три важных преимущества: они нетоксичны, работоспособны при низких температурах и пригодны для люминофоров, возбуждающихся коротковолновыми ультрафиолетовыми излучениями.

Люминесцентные лампы по сравнению с лампами накаливания обладают рядом преимуществ: высокой световой отдачей, большим сроком службы, малой себестоимостью и простотой конструкции, благоприятным спектром излучения. В тоже время люминесцентные лампы имеют следующие недостатки: малую мощность, большие размеры трубок, трудность перераспределения и концентрации их светового потока в пространстве, подключение к электрической сети только через пускорегулирующие аппараты.

Газоразрядные лампы, имея высокую световую отдачу и улучшенную цветность, как правило, применяются для общего освещения производственных помещений с недостаточным или отсутствующим естественным освещением, для общего освещения в системе комбинированного освещения общественных, административных и других зданий, уличного освещения.

Выбор тех или других светильников по светораспределению зависит от характера выполняемых в помещениях работ, возможности запыления воздушной среды, коэффициентов отражения отражающих поверхностей и др. Важной характеристикой светильника является его коэффициент полезного действия. Осветительная арматура поглощает часть светового потока, излучаемого источником света. Отношение фактического светового потока светильника к световому потоку помещенной в него лампы называется коэффициентом полезного действия.

По распределению светового потока в пространстве различают светильники прямого, преимущественно прямого, рассеянного, отраженного и преимущественно отраженного света. По степени защиты от пыли, воды и взрывов в соответствии с правилами устройств электроустановок различают следующие светильники: светильники открытые (лампа не отделена от внешней среды), защищенные (лампа отделена от внешней среды оболочкой, допускающей свободных проход воздуха), закрытые (оболочка защищает от проникновения крупной пыли), пылезащищенные (оболочка не допускает проникновения внутрь светильника мелкой пыли), влагозащищенные (корпус и патрон противостоят воздействию влаги и обеспечивают сохранность изоляции вводных проводов) и взрывозащищенные.

С помощью соответствующего размещения светильников в объеме рабочего помещения создается система освещения. При размещении светильников необходимо соблюдать определенное расстояние между светильниками, высоту подвеса над рабочей поверхностью и от потолка. Важное требование при выборе светильников – доступность их для обслуживания. Рекомендуемая высота подвеса светильников 2,5 м при установке на стойках вдоль ограждений технологических площадок, не более 3,5 м при установке на стенах и потолках площадок верхних отметок. Светильники с «точечными» источниками света располагаются по вершинам квадратных, прямоугольных и треугольных полей. В узких помещениях допустимо однорядное расположение. Некоторые преимущества имеют непрерывные ряды или ряды с небольшими разрывами (светящимися линиями). Нормативными документами предусмотрены также ряд требований к размещению уличных светильников.

Нормы освещенности и качественные характеристики освещения регламентируются СНиП П-4-79, СНиП 23-05-95, которыми предусматривается наименьшая требуемая освещенность рабочих поверхностей производственных помещений, исходя из условий зрительной работы. Указанные нормы носят межотраслевой характер и, на их основе, разрабатываются отраслевые нормы для тех или иных видов производства. В зависимости от величины наименьшего объекта различения, согласно вышеуказанным нормам, все зрительные работы делятся на восемь разрядов.

В зависимости от характера работы вышеуказанными нормативно-правовыми актами предусматривается как повышение, так и понижение уровней освещенности. Нормы освещенности повышаются на одну ступень, согласно шкале освещенности, в случаях напряженной зрительной работы, повышенной опасности травматизма, повышенных санитарно-гигиенических требованиях (фармацевтическая и пищевая индустрия, сборочные машиностроительные производства; обучение школьников), отсутствии или недостаточном естественном освещении. Нормы освещенности понижаются при кратковременном пребывании людей в помещении и наличии оборудования, не требующего постоянного наблюдения.