80. Parametry mikroklimatu w środowisku pracy - definicje, ocena, znaczenie dla zdrowia.

Mikroklimat - zespół elementów meteorologicznych ( klimatycznych ) cechujących ograniczone pomieszczenie lub niewielki obszar terytorialny. Rozróżnia się mikroklimat naturalny i sztuczny. [1]

Mikroklimat naturalny - klimat , czyli charakterystyczny dla danego obszaru zespół zjawisk i procesów atmosferycznych ,niewielkiego obszaru o powierzchni rzędu od kilku do kilkuset m², np. klimat pola, zbocza, wąwozu. [2]

Mikroklimat sztuczny - może wynikać z działania świadomego , mającego na celu zapewnienie organizmowi optymalnych warunków pracy i bytu lub być niejako przedmiotem ubocznym działalności człowieka ( np. produkcyjnej ). [1]

Mikroklimat określany jest przez następujące elementy składowe:

1. ciśnienie powietrza,

2. temperatura powietrza,

3. wilgotność powietrza,

4. prędkość ruchu powietrza[1]

5. temperatury: ścian pomieszczenia, stropu oraz powierzchni urządzeń technologicznych i materiałów[3].

Każdy organizm ludzki posiada wrodzone możliwości oceny stanu warunków mikroklimatycznych , jak również pewne możliwości termoregulacji, tzn. czynnego dostosowania się do niekorzystnych warunków klimatycznych. Gdy ta zdolność adaptacyjna organizmu zostanie przekroczona, występują istotne ograniczenia możliwości pracy fizycznej i umysłowej oraz maleje odporność na inne szkodliwe czynniki środowiska. [1]

Wpływ parametrów mikroklimatu na organizm ludzki

L.p.	Czynnik analizowany	Skutki działania	Zapobieganie
1.	Temperatura Powietrza: -zbyt wysoka	Wzrost ciepłoty ciała, przyspieszenie akcji serca, zmniejszenie wydajności pracy, wzrost liczby błędów, senność	Zwiększenie wydajności wentylacji, nawiew chłodnego powietrza
		-zbyt niska	Uczucie sztywnienia mięśni, spadek napięcia uwagi	Nawiew ciepłego powietrza Zwiększenie intensywności ogrzewania
	2.	Wilgotność powietrza: -zbyt wysoka	Zmniejszenie możliwości pracy w wysokich temperaturach	Poprawa wentylacji, nawiew suchego powietrza
		-zbyt niska	Wysychanie śluzówek	Nawilżanie powietrza
	3.	Szybkość ruchu powietrza: -zbyt duża	Bóle mięśniowe	Zlikwidowanie przeciągów, zmniejszenie prędkości powietrza nawiewanego poprzez rozpraszanie strumienia np. za pomocą anemostatów
		-zbyt mała	Zmniejszenie możliwości pracy w wysokich temperaturach	Poprawa wentylacji

[1]
Cztery składniki mikroklimatu [ b), c), d), e) ] odgrywają bardzo ważną rolę w życiu człowieka, gdyż warunkują one możliwości termoregulacji ciała. Stałocieplny organizm człowieka musi w sposób ciągły oddawać ciepło do otoczenia, gdyż przemiany materii zachodzące w organizmie są źródłem nieustannego wytwarzania energii cieplnej. Około 90% energii całkowitej zawartej w pokarmie przyjętym przez człowieka zamienia się w ciepło w wyniku przemiany metabolicznej, a ta przemiana jest tym bardziej intensywna, im cięższą pracę fizyczną człowiek wykonuje. Tak więc ilość ciepła wytwarzana w jednostce czasu w organizmie zależna jest od wielkości wysiłku fizycznego.

W przepływie ciepła pomiędzy ciałem człowieka a otoczeniem biorą udział cztery zjawiska fizyczne (ciało człowieka traktujemy jako ciało stałe):

• przewodzenie - jest to przepływ ciepła pomiędzy dwoma ciałami o różnych temperaturach, np. pomiędzy ręką a zimnym uchwytem narzędzia;

• unoszenie (konwekcja) - przepływ ciepła pomiędzy ciałem stałym a ciekłym lub gazowym, np. skórą człowieka a powietrzem , gdy mają różne temperatury ( nagrzane od ciała człowieka warstwy powietrza mają większą objętość właściwą i jako lżejsze unoszą się do góry, ustępując miejsca powietrzu chłodniejszemu );

• promieniowanie cieplne - jest to przepływ ciepła pomiędzy dwoma dowolnymi ciałami o różnych temperaturach, odbywający się przez promieniowanie podczerwone ( bez pośrednictwa ośrodka materialnego), np. pomiędzy ciałem człowieka a zimnymi ścianami pomieszczenia);

• parowanie - jest to przemiana cieczy ( potu oraz wilgoci w pęcherzykach płucnych ) w parę wodną, odbywającą się na powierzchni skóry oraz w płucach, warunkiem istnienia tej przemiany jest to, aby wilgotność powietrza była mniejsza od stanu nasycenia; wymiana ciepła przez parowanie wody z płuc jest również zależna od intensywności wentylowania płuc, co idzie w parze z wielkością wysiłku fizycznego; przy odparowaniu 0,5 litra potu człowiek traci około 1250kJ ciepła. [3]

Charakterystyka parametrów mikroklimatu:

1. Temperatura powietrza:

Temperatura powietrza jest pochodną jego ciepła, czyli całkowitej energii kinetycznej jego cząstek. W pomiarach temperatury używane są różne skale i jednostki. Międzynarodowy układ jednostek miar (SI) zaleca posługiwanie się skalą Kelwina przy określaniu temperatury bezwzględnej oraz skalą Celsjusza przy określaniu tzw. temperatury praktycznej. Temperatura zera bezwzględnego 0K= -273,15oC

Temperaturę powietrza można mierzyć za pomocą: 
a) termometrów rtęciowych, 
b) termometrów alkoholowych 
c) czujników bimetalicznych (najczęściej stosowane w termografach). 

Najpowszechniej stosowane są termometry. Przy dokładnych pomiarach używa się termometrów o podziałce 0,1. [3]

• Do pomiarów temperatur dodatnich zaleca się termometry rtęciowe, natomiast dla temperatur ujemnych termometry alkoholowe. [1]

• Specjalnie dostosowanym do oceny mikroklimatu na stanowisku roboczym jest termometr kulisty Vernona. Składa się on z miedzianej kuli o średnicy 152 mm, pomalowanej czarnym matowym lakierem lub pokrytej czarną warstwą tkaniny lub gąbki (pianki ) oraz z osadzonego wewnątrz kuli termometru rtęciowego. Średnica kuli jest tak dobrana, aby współczynnik wymiany ciepła dla kuli i człowieka był w przybliżeniu taki sam. Współczynnik promieniowania powierzchni kuli odpowiada współczynnikowi promieniowania suchej tkaniny ( ubrania ). Temperatura wewnątrz kuli pochodzi z wymiany ciepła poprzez konwekcję i promieniowanie cieplne, zależy więc od temperatury powietrza, średniej temperatury promieniującego otoczenia i szybkości ruchu powietrza. [1]

 Fizjologicznie uzasadnione zakresy temperatur 

Jeżeli badaną osobę umieścimy w komorze klimatycznej i poddamy ją działaniu różnych temperatur, możemy ustalić zakres, w którym zachowana zostaje równowaga cieplna organizmu. Zakres ten nazywa się strefą regulacji naczyniowo-ruchowej, gdyż w obrębie tych granic gospodarka cieplna jest utrzymywana w równowadze, głównie w wyniku regulacji rozmieszczenia krwi. Ten zakres temperatur określany jest jako strefa zapewniająca dobre samopoczucie. Zimą, dla osoby ubranej, powinna mieścić się ona przeważnie między 20 a 23 st.C. 

Przy podniesieniu temperatury powyżej tego zakresu powstaje najpierw niewielki dodatni bilans cieplny i występuje ogrzanie się ciała. Ten zakres temperatury nazywa się strefą regulacji cieplnej przez wyparowanie wody. Jeżeli rozgrzanie przekroczy określoną wartość (tolerancja upału), wewnętrzna ciepłota ciała gwałtownie rośnie, co w stosunkowo krótkim czasie prowadzi do śmierci z powodu udaru cieplnego. 

Zakres temperatury leżącej poniżej strefy regulacji naczyniowo-ruchowej charakteryzuje się ujemnym bilansem cieplnym organizmu, gdyż w obrębie tego zakresu cały ubytek ciepła przewyższa jego wytwarzanie we wnętrzu ciała. Ten zakres nazywa się strefą fizycznego oziębienia. Utrata ciepła dotyczy przy tym znowu najpierw obwodowych części ciała, które przez pewien okres czasu mogą wytrzymać deficyt ciepła.

Zakres temperatur dających dobre samopoczucie 

Zakres temperatury, w której człowiek czuje się dobrze, jest indywidualnie bardzo różny. Zależy on od osoby i od ubrania, odżywienia, pory roku, wieku, płci. Na przykład, przyjemne temperatury zapewniające dobre samopoczucie, są dla kobiet przeciętnie o 10 wyższe niż dla mężczyzn, a dla osób powyżej czterdziestego roku życia o 10 wyższe niż dla osób młodszych. Ponadto latem czuje się człowiek, przy znacznie wyższych temperaturach, dużo lepiej niż zimą. [4]
2. Wilgotność powietrza 
Wilgotność powietrza można mierzyć za pomocą: 
a) higrometru 
b) higrografu 
c) psychrometrów aspiracyjnych ( Assmana lub Augusta )
c) wilgotnościomierza hydroskopijnego ( z chlorkiem litu )
d) wilgotnościomierza „punktu rosy”. 

• Czujnikiem higrometru i higrografu jest wiązka odtłuszczonych ludzkich włosów, które pod wpływem wilgoci wydłużają się. [3]

Medyczne znaczenie wilgotności względnej:

W pomieszczeniach ogrzewanych pożądana jest wilgotność względna od 40 do 50 %, co stwarza dobre samopoczucie mikroklimatyczne. Wilgotność poniżej 30 % z punktu widzenia higieny jest niewskazana i wywołuje niekorzystne objawy wysuszenia śluzówek oczu i dróg oddechowych. [4]

3. Prędkość ruchu powietrza

Do pomiaru prędkości ruchu powietrza stosuje się anemometry ( czasowe, skrzydełkowe, mikroanemometry różnicowe), elektroanemometry i katatermometry.

Anemometry są przyrządami mechanicznymi, w których struga powietrza wprawia w ruch wirnik wiatrakowy lub turbinowy, albo hamuje nominalną prędkość wzorcową wirnika ( mikroanemometr).  Anemometry czasowe stosuje się do pomiaru dużych prędkości, rzędu 10-20 m/s. Anemomometry skrzydełkowe stosuje się do pomiaru prędkości w zakresie 0,5-10 m/s. Najbardziej przydatnymi z przyrządów o odbiorniku mechanicznym są mikroanemometry różnicowe, ponieważ ich zakres pomiarowy pozwala mierzyć prędkości poniżej 0,5 m/s, które są najczęściej spotykane w pomieszczeniach zamkniętych.

Elektroanemometry i katatermometry mierzą prędkość przepływu powietrza przez pomiar siły ( szybkości ) chłodzenia nagrzanego ciała przez strumień powietrza.[1]

Znaczenie ruchu powietrza pod względem fizjologicznym:

Ruch powietrza jest czynnikiem, który może wpłynąć na odczuwanie temperatury. Związki między ruchem powietrza a odczuciem temperatury mają znaczenie jedynie teoretyczne, gdyż zależą one od rodzaju wykonywanej pracy. W praktyce należy trzymać się granicznej wartości 0,2m/sek. [4]

Ocena mikroklimatu:

Całościowa ocena warunków klimatycznych nie jest prosta. Spowodowane jest to różnicami sensu fizycznego i miar poszczególnych składowych parametrów mikroklimatu , a przede wszystkim bardzo skomplikowanym ich działaniem na organizm ludzki i jego bilans cieplny.

Wpływ każdego składnika klimatu na wymianę ciepła pomiędzy ciałem człowieka a otoczeniem jest uzależniony od pozostałych składników i w zależności od nich może mieć diametralnie różne znaczenie. Znanych jest wiele metod sumarycznej oceny warunków mikroklimatu. Można je podzielić na dwie grupy. Pierwsza obejmuje metody oparte na fizycznych pomiarach składników klimatycznych, przy czym często są to pomiary co najmniej dwóch składników jednocześnie. Druga grupa obejmuje metody pomiaru skutków działania czynników klimatycznych, czyli pomiaru wskaźników fizjologicznych.

Wskaźniki fizyczne:

-temperatura efektywna ( ET) - jeden z najbardziej znanych wskaźników, ujmuje łączny wpływ temperatury, wilgotności i prędkości ruchu powietrza na odczucia cieplne człowieka i opisuje ten wpływ jedną wartością liczbową.

-kataindeks - szeroko stosowany ze względu na łatwość pomiaru. Określa siłę chłodzącą powietrza przy użyciu katatermometru.

-wskaźnik termometru wilgotnego (WBGT- Wet Bulb Globe Temperature ). Uwzględnia on oddziaływanie 4 podstawowych składników mikroklimatu: temperatury, wilgotności, prędkości ruchu powietrza oraz promieniowania cieplnego.

Wskaźniki fizjologiczne:

Ujmują zmiany zachodzące w organizmie człowieka od wpływem określonych warunków klimatycznych z uwzględnieniem stopnia obciążenia organizmu pracą fizyczną. Wskaźniki fizjologiczne zbudowane są głównie na następujących wielkościach:

-temperaturze ciała,

-średniej temperaturze powierzchni skóry,

-ilości wydzielanego i odparowanego potu,

-bilansu wymiany ciepła między organizmem człowieka a otoczeniem.

Wskaźniki fizjologiczne służą do:

1. Oceny ergonomicznej jakości mikroklimatu,

2. Określenia dopuszczalnego czasu ekspozycji organizmu na warunki mikroklimatyczne,

3. Określenia granic tolerancji organizmu ludzkiego na obciążenie termiczne i wysiłek fizyczny.

Do oceny warunków mikroklimatycznych pod kątem ich wpływu na organizm człowieka można używać zarówno wskaźników fizycznych , jak i fizjologicznych. Należy jednak mieć na uwadze fakt, że wskaźniki fizjologiczne w znacznej mierze zależą od właściwości osobniczych: wieku, płci, stopnia wytrenowania do pracy fizycznej, stopnia aklimatyzacji, ogólnej kondycji psychofizycznej itp. W przypadku badania wpływu warunków klimatycznych na określonych ludzi wskaźniki fizjologiczne dobrze obrazują stan ich organizmów i wówczas mogą one być podstawą do jakościowej oceny mikroklimatu ze względu na przewidywany jego wpływ na anonimowych pracowników ( z czym mamy do czynienia częściej ), konieczne jest stosowanie wskaźników fizycznych zarówno cząstkowych, jak i kompleksowych ( zagregowanych ) . W tym ujęciu fizyczne wskaźniki mikroklimatu traktowane są jako kryteria normatywne, a więc mają charakter prawny.

Wszystkie stosowane obecnie normy mikroklimatu oparte są wyłącznie na parametrach fizycznych, lecz określenia wartości optymalnych oraz dopuszczalnych dla tych parametrów dokonuje się na podstawie wyników badań kompleksowego wpływu wszystkich parametrów mikroklimatu na funkcje fizjologiczne organizmu człowieka. Rozróżnia się normy określające warunki: optymalne, dopuszczalne i krańcowo dopuszczalne.

Za optymalne uważa się takie warunki mikroklimatu, które zapewniają zachowanie wyrównanego bilansu cieplnego organizmu. Wszelkie odchylenia od warunków optymalnych powodują uczucia uciążliwości, obniżają sprawność funkcji fizjologicznych i obserwuje się zwiększenie liczby błędów i wypadków przy pracy. 

Jako dopuszczalne określa się takie warunki, które wprawdzie nie zapewniają człowiekowi komfortu termicznego, lecz nie powodują zaburzeń funkcji fizjologicznych i szkody dla zdrowia. W takich warunkach aktywnie działają mechanizmy termoregulacji ciała (obfite wydzielanie potu, przyspieszony oddech, rozszerzenie naczyń krwionośnych, wzrost częstości tętna), co powoduje dodatkowe obciążenie organizmu.

Normy krańcowe dopuszczalne określają takie graniczne wartości parametrów mikroklimatu, których przekroczenie grozi poważnymi zaburzeniami funkcjonowania organizmu i upośledzeniem stanu zdrowia.[3]

---