1

Mikroklimat środowiska pracy

Organizm ludzki utrzymuje temperaturę wewnętrzną w granicach 37±0,3°C. Temperatura

wewnętrzna jest wypadkową temperaturą różnych narządów. Wynik pomiaru temperatury zależy
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 możliwe jest dzięki mechanizmom termoregulacji,
które umożliwiają człowiekowi pracę w szerokich granicach tempera tur i w warunkach
znacznych obciążeń 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 można zapisać równaniem:

Q = (M-W}-P±I±C-Res

(1)

gdzie:

Q- ilość ciepła zgromadzonego w organizmie powyżej 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

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 obniża 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) może wystąpić stres cieplny. Gdy bilans
cieplny jest mniejszy od zera Q <0 (np. przebywając w środowisku zimnym) może nastąpić
hipotermia.

Konwekcja - ilość ciepła pobranego lub oddanego do otoczenia w wyniku konwekcji zależy od

różnicy temperatur skóry i otoczenia. Gdy temperatura skóry jest wyższa niż temperatura

2

otoczenia, organizm ogrzewa warstwę powietrza znajdującą się przy skórze, ciepłe
powietrze unoszone jest ku górze, a jego miejsce zajmuje powietrze chłodniejsze, proces
trwa aż do wyrównania temperatur.

Promieniowanie - każde ciało o temperaturze powyżej zera bezwzględnego emituje

promieniowanie; jeśli temperatura powierzchni ciała jest wyższa niż 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 bieżąca 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 życie
w takich narządach, jak wątroba, mózg czy nerki, albo powstające w pracujących mięśniach, jest
przenoszone przez krew do obszarów ciała narażonych na znaczne utraty ciepła.

Umożliwia 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 krążąca krew chroni w pewnej mierze narządy wewnętrzne przed przegrzaniem.

Mechanizmy termoregulacji powodują oddawanie ciepła do otoczenia lub zachowanie ciepła.

Do mechanizmów termoregulacji należą:

reakcja naczyniowa - rozszerzenie/skurcz naczyń krwionośnych skóry;

pobudzenie gruczołów potowych;

drżenie mięśni;

zwiększenie wydzielania hormonów wzmagających metabolizm

Zmiana ukrwienia skóry może 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 niższa, reakcja ta prowadzi do
zwiększenia utraty ciepła w drodze promieniowania i konwekcji. Skurcz naczyń krwionośnych
powoduje obniżenie temperatury skóry i zmniejszenie szybkości wymiany ciepła z otoczeniem.

Zarówno skurcz, jak i rozszerzenie naczyń krwionośnych nie jest bez wpływu na pracę układu
krążenia. Rozszerzenie naczyń krwionośnych powoduje obniżenie 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 obniża 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 dużą ilość potu, który parując pobiera energię z

3

ciała, co prowadzi do obniżenia temperatury wewnętrznej. W celu wyparowania l litra potu
organizm zużywa 350 kcal ciepła. Efektywność tego procesu zależy od ilości wydzielanego potu
oraz możliwości jego parowania, gdyż pot spływający kroplami nie powoduje utraty ciepła z
organizmu.

W wilgotnym powietrzu możliwość parowania potu obniża się. Intensywność parowania potu
zależy od temperatury wewnętrznej i jest liniowa do około 38°C. Można przyjąć, że powyżej 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. Należy zaważyć, że utrata potu wiąże 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

Ciężka praca fizyczna, w gorącym otoczeniu, wzmaga parowanie wody do 1500 ml na godzinę.
Podczas intensywnej pracy w środowisku gorącym robotnik może stracić około 8 litrów potu w
czasie zmiany roboczej.

Mechanizmem powodującym zwiększenie produkcji ciepła wewnętrznego przez organizm jest
mimowolne drżenie mięśni. Praktycznie cała energia tego procesu za mienia się na ciepło. W
czasie dreszczów kurczące się włókna mięśniowe wytwarzają parokrotnie więcej ciepła niż
normalnie. Innym mechanizmem (bezdrżeniowym) 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 odzież (izolacyjność odzieży 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 dużego obciążenia fizycznego
(intensywnej pracy) uruchamiają się mechanizmy termoregulacji prowadzące do utraty ciepła.
Rozszerzają się naczynia krwionośne, co powoduje wzrost temperatury skóry i zwiększenie
różnicy temperatur między powierzchnią ciała a otoczeniem - obniża to ilość pochłoniętego z
otoczenia ciepła. Gdy mechanizm ten nie jest wystarczający, zostają pobudzone do pracy
gruczoły potowe.

Praca w gorącym mikroklimacie może 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 narażenia na stres cieplny należą:

- udar cieplny (porażenie cieplne) spowodowane przekroczeniem możliwości

termoregulacyjnych i porażeniem ośrodka termoregulacji (najczęściej jest groźny dla życia,
temperatura wewnętrzna ciała podnosi się do 41 °C lub powyżej),

- wyczerpanie cieplne spowodowane utratą wody i/lub soli przez pocenie, któremu

towarzyszą: ogólne osłabienie, zawroty głowy, nudności, bóle głowy, chwiejność układu
krążenia, 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.

4

W przypadku wyczerpania cieplnego poszkodowanego należy ułożyć płasko z lekko uniesionymi
nogami i głową, podać do picia wodę mineralną, ewentualnie zwykłą wodę lekko osoloną, by
wyrównać straty elektrolitów.

Ekspozycja na gorąco może spowodować zmiany skórne, jak potówkę, upośledzenie funkcji
wydzielania gruczołów potowych, odczyny zapalne spowodowane dodatkową infekcją skóry.

Do głównych mechanizmów termoregulacji w stresie cieplnym należy 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 obniża zdolność do pracy, przyspiesza częstość skurczów serca i upośledza
termoregulację, zwłaszcza gdy utrata wody jest większa od 1,5% masy ciała.

Odwodnieniu organizmu można 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 narażeniu na gorąco nie należy zatrudniać pracowników:

otyłych (powyżej 20% należnej masy ciała),

powyżej 45 roku życia, jeśli dotychczas nie pracowali w gorącu,

o małej wydolności fizycznej (VO

2

maks. poniżej 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 obniżenie sprawności

wentylacji,

z uogólnionymi chorobami skóry i chorobami, które upośledzają czynność wydzielniczą

gruczołów potowych,

często zapadających na choroby infekcyjne,

nadużywających 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 obniżenie
temperatury skóry, a tym samym różnicę 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 może spowodować wzrost obciążenia
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 odzieży o odpowiednich właściwościach termoizolacyjnych.

5

Dobrą izolację zapewnia również warstwa powietrza między częściami odzieży, dlatego przy
pracy w zimnym środowisku należy zakładać więcej warstw odzieży. Zgodnie z normą PN-87/N-
08009 do pracy w mikroklimacie zimnym należy zapewnić odzież o wskaźniku ciepłochronności
równym IREQ (wymagana ciepłochronność odzieży). Należy również zwrócić uwagę na
zabezpieczenie kończyn i głowy przed nadmierną utratą ciepła. Przez skórę głowy w
temperaturze 4°C traci się około 40% ciepła Również podatne na utratę ciepła są ręce i nogi.
Niezależnie od zabezpieczenia reszty ciała zimne ręce i stopy będą powodować odczucie zimna i
dyskomfortu.

Skutki zdrowotne działania środowisk zimnych:
odmrożenia najczęściej rąk i stóp, rzadziej podudzi i nosa; objawy odmrożenia I stopnia to
fioletowe zabarwienie skóry, pęcherze i mocny ból, przy odmrożeniach II stopnia: biała łamliwa
skóra, po rozgrzaniu czerniejąca, brak czucia;
hipotermia, objawy hipotermii pojawiają się, kiedy temperatura wewnętrzna obniży się poniżej
34°C, początkowo gdy temperatura obniży się do 34-36°C pojawiają się dreszcze, bóle w rękach
i nogach, podwyższone tętno, płytki oddech, poniżej temperatury 34°C może wystąpić utrata
przytomności, poniżej temperatury 27°C występuje zatrzymanie krążenia, migotanie komór
serca.

Pracownicy pracujący w mikroklimacie zimnym o sile chłodzącej powietrza poniżej 1200

kcal/m

2

h powinni mieć orzeczenie lekarskie o zdolności do pracy w takich warunkach.

Osobę z objawami hipotermii należy 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 zrównoważonego 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 już
przy niższych temperaturach skóry, u osób