Fizjologiczne podstawy oporności organizmu na czynniki środowiska - szkodliwe i uciążliwe czynniki środowiska.

Organizm człowieka wymaga do sprawnego funkcjonowania optymalnego natężenia różnych czynników środowiska - fizycznych, chemicznych i biologicznych. Jest to związane z przepływem materii, energii i informacji przez organizm stanowiącym warunek jego istnienia. Optymalne natężenie to takie, dla którego organizm wykazuje tolerancję, tzn. funkcjonuje i utrzymuje homeostazę stosunkowo najniższym kosztem.

Zasada tolerancji Shelforda - opisuje granice przystosowania.

Każdy ze sposobów reagowania na bodźce prowadzi do dostosowania się do środowiska, czyli do adaptacji. Im silniejszy bodziec, tym trudniej się do niego dostosować. Zgodnie z zasadą tolerancji dla każdego organizmu i każdej czynności życiowej można znaleźć takie natężenie wybranego czynnika lub bodźca środowiska, przy którym organizm będzie funkcjonował najlepiej i najsprawniej. Nie ma takiego czynnika fizycznego, chemicznego, biologicznego, psychicznego czy społecznego, którego działanie na człowieka nie jest zgodne z tą zasadą. Jest to jedno z uniwersalnych i podstawowych praw biologii.

Np. zmienne temperatury, awitaminozy i hiperwitaminozy, niedobór i nadmiar pokarmu, cisza i hałas, opieka rodzicielska, towarzystwo innych ludzi, ilość dostępnych pieniędzy.

Homeostaza - zdolność organizmu do zachowania stanu równowagi procesów życiowych (np. temp. ciała, składu krwi) mimo zmiennych warunków środowiska. Homeostazę utrzymują mechanizmy koordynujące (homeostatyczne) związane przede wszystkim z funkcją układu nerwowego i wewnątrzwydzielniczego.

Informacja o czynnikach środowiska zewn. jest przekazywana do organizmu pod postacią różnych rodzajów energii (promieniowanie, energia mechaniczna drgań, energia chem.) Odbiór informacji - za pośrednictwem zmysłów do układu nerwowego.

Układ nerwowy i hormonalny regulują zmiany wewnątrz organizmu i przystosowują go do zmian w środowisku zewn. Z polecenia układu nerwowego bardzo szybko mięśnie się kurczą, narządy modyfikują swoje czynności, a gruczoły dokrewne podejmują czynność wydzielniczą. Za utrzymanie stanu homeostazy odpowiedzialne jest podwzgórze, które reguluje czynności układu trawiennego, krążenia, oddechowego i kontroluje temperaturę ciała.

STRES - w obiegowym ujęciu określa stany emocjonalne spowodowane różnymi czynnikami środowiska życia pracy zawodowej, które mogą mieć niepożądane konsekwencje zdrowotne lub powodują ogólną, nieokreśloną uciążliwość życia.

W naukowych rozważaniach

STRES - wydarzenie lub czynnik środowiska, który wyzwala różne, niepożądane zmiany w organizmie, przy czym do stresorów zalicza się różnorodne czynniki: zakażenie bakteryjne, wysiłek fizyczny, działanie zimna lub gorąca, krwotok, nieprzewidziane przypadki oceniane jako zagrażające lub wywołujące niepokój czy agresję.

Najlepsza - z fizjologicznego punktu widzenia - wydaje się definicja S. Kozłowskiego i K. Nazar:

STRES - nadmierna reakcja na jakiekolwiek obciążenia, obejmująca zmiany neurohormonalne.

Definicja ta precyzuje istotę stresu jako zjawiska, które charakteryzuje się reakcją niewspółmiernie dużą do potrzeb organizmu, określonych koniecznością odpowiedzi na bodziec; pozwala to na odróżnienie działania czynnika stresowego od innych czynników środowiskowych, na które odpowiedź jest podporządkowana potrzebom dostosowania się do wymagań środowiska.

W ergonomii - STRES PRACY jako każde działanie czynnika środowiska pracy na organizm, a kryterium kwalifikacji i oceny stresu jest zmniejszona tolerancja pracy.

TOLERANCJA PRACY - stan, w którym pracownik pracuje w tempie akceptowanym z ekonomicznego punktu widzenia i jednocześnie utrzymuje emocjonalną i fizjologiczną harmonię, a także czerpie zadowolenie i satysfakcję z pracy.

Wg europejskich komisji normalizacyjnych

STRES PRACY - OBCIĄŻENIE ZEWNĘTRZNE, OZNACZAJĄCE CAŁOKSZTAŁT WARUNKÓW ZEWNĘTRZNYCH I WYMAGAŃ W SYSTEMIE PRACY, KTÓRE ZKŁÓCAJĄ FIZJOLOGICZNĄ I (LUB) PSYCHOLOGICZNĄ RÓWNOWAGĘ ORGANIZMU.

Norma fizjologiczna - strefa zmian fizjologicznych, w granicach której organizm może zapewnić optymalne warunki funkcjonowania wszystkich struktur. NF cechuje wiec zakres możliwości kompensacyjnych ustroju zapewniających wymagany poziom zdolności do pracy i optymalny czas restytucji. Ze względu na fakt, że ludzie różnią się zdolnościami adaptacyjnymi w zależności od czynników genetycznych oraz płci, wieku, stanu odżywienia i ogólnego stanu zdrowia NF jest kategorią względną.

ŚRODOWISKO PRACY CZŁOWIEKA MOŻE BYĆ DLA NIEGO OBOJĘTNE, UCIĄŻLIWE, A NAWET SZKODLIWE. Wpływa więc na samopoczucie pracownika, na jego stan zdrowia, a pośrednio także na wydajność pracy i długość wieku produkcyjnego.

Czynniki środowiska pracy:

- rzeczowe (maszyny, urządzenia, budynki)

• fizyczne (mikroklimat, hałas, wibracje, zanieczyszczenie powietrza, promieniowanie elektromagnetyczne o szerokim zakresie długości fal)

• chemiczne (gazy, pary, smary, pestycydy, nawozy sztuczne)

• biologiczne (wirusy, bakterie, grzyby, pasożyty)

Skutki działania tych czynników zależą od:

• rodzaju czynnika

• czasu i okresów działania

• nasilenia (natężenia, stężenia)

• uciążliwości pracy (przy pracy fizycznej ciężkiej - przyspieszenie oddechów i szybszy napływ np. gazów toks. do płuc)

• indywidualnej odporności i wrażliwości człowieka na dany czynnik oraz stanu zdrowia i aktualnej jego kondycji)

Organizm ludzki jest przystosowany do przebywania w warunkach nakreślonych przez przyrodę. Znaczne przekroczenie parametrów sytuacji naturalnych powoduje, że stają się one dla pracownika uciążliwe (w sensie psychofizjologicznym) lub szkodliwe ( w sensie fizjolog.)

Ocena materialnego środowiska pracy

- pomiary istniejących stężeń/natężeń czynników działających na człowieka

- uwzględnienie czasu przebywania w warunkach szkodliwych

• ustalenie prawdopodobieństwa utraty zdrowia.

NDS

NDN

GWS

GWN

NDS/NProgowe

DSB - Dopuszczalne Stężenie w materiale Biologicznym (średnie) dla chemicznego czynnika szkodliwego; wykrywane w materiale biologicznym (krew, mocz, kał, włosy i in.) stężenie czynnika, przy którym nie obserwuje się jeszcze objawów szkodliwości.

MIKROKLIMAT

Zespół elementów meteorologicznych, typowych pod względem wartości i charakteru zmian cechujący ograniczone pomieszczenie (MIKROKLIMAT SZTUCZNY) lub niewielki obszar terytorialny (m. naturalny - np. m. lasu, zbocza górskiego, warstwy traw na łące itp.)

Mikroklimat sztuczny kształtuje się jako produkt uboczny działalności człowieka lub w wyniku działania świadomego (optymalizacja warunków bytowych).

Na mikroklimat składają się:

- temperatura powietrza (całkowita energia kinetyczna jego cząstek)

- promieniowanie (słoneczne i podczerwone, np.rozgrzany piec)

- wilgotność powietrza ( bezwzględna i względna)

- prędkość ruchu powietrza

- ciśnienie atmosferyczne

• właściwości elektryczne atmosfery (natężenie pól elektromagn. i stopień jonizacji powietrza)

Ocena wszystkich czynników tworzących mikroklimat pomieszczenia, w którym pracuje człowiek pozwala na znalezienie najlepszych warunków, w których czułby się dobrze i zdrowo.

Pomiary - temperatury, wilgotności i ruchu powietrza.

Temperatura - ilościowa miara stanu cieplnego ciał materialnych (st.C, st K).

termometry - rtęciowe, cieczowe, oporowe (termoelementy zmieniające oporność wraz z temp.)

pomiary temp. - 1m od ścian i 1,5m. nad podłogą

sprawdzanie dokładności termometru -w punkcie topnienia lodu i wrzenia wody

termograf - rejestruje zmiany temp. w ciągu pewnego czasu

Temperatura powietrza atm. zależy od : kąta padania promieni słonecznych, współcz. pochłaniania promieni, wzniesienia danego miejsca n.p.m. oraz od pochłaniania promieni przez składniki atmosfery (np. chmury). Te czynniki wpływają na wahania temp. i stanowią podstawę wyodrębniania stref klimatycznych.

Katatermometr Hilla - szczególny termometr cieczowy, jest najczulszym przyrządem pomiarowym ruchu powietrza. Pozwala on na badania ruchu powietrza o małych prędkościach, zwłaszcza w pomieszczeniach zamkniętych. Został skonstruowany przez Leonarda Hilla i ma zastosowanie do badań:

• wielkości wpływu ochładzjącego powietrza

• właściwości cieplnych tkanin

• małych prędkości ruchu powietrza.

woda 70st.c - zanurzenie katatermometru do momentu wypełnienia się do połowy górnego rozsz. w rurce - zawieszenie go w miejscu badania - osuszenie

Przyrząd zawieszony w powietrzu traci ciepło, którego ilość, przy ochładzaniu od 38st. do 35st.C jest wielkością stałą (dośw. wyznaczona dla każdego przyrządu w mcal/cm2 - wsp. F, tzw. wsp. Kata) . Zmianie ulega jedynie czas utraty ciepła zmierzony sekundomierzem.

Właściwości oziębiające powietrza można więc określić ilością oddawanego ciepła w ciągu sek. przez 1cm2 powierzchni Kata jako kataindeks

H=F/T

F - faktor katatermometru, T - czas ochładzania

Znając H i temperaturę powietrza w czasie badań można odczytać z nomogramów szybkość ruchu powietrza.

Katatermometria - metoda pomiaru ilości traconego ciepła przez przyrząd o temp. zbliżonej do temp. ciała człowieka (36,5st. C) z jednostki powierzchni w jednostce czasu, w zależności od właściwości chłodzących powietrza.

Człowiek czuje się najlepiej, gdy kataindeks suchego przyrządu wynosi 5-6, a wilgotnego 18-20. Metoda katatermometryczna daje wyniki obiektywne z punktu widzenia fizycznego. Przyrząd nie może reagować na wpływy zewn. w taki sam sposób jak organizm ludzki.

Wilgotność powietrza -zawartość pary wodnej w powietrzu

wilgotność bezwzględna Wbw -ilość gramów pary wodnej w 1 m3 powietrza

wilgotność maksymalna Wmax - największa ilośc pary wodnej, jaka może znajdować się w powietrzu w danej temp. i ciśnieniu (g/m3); zależy najwięcej od temp.

wilgotność względna

Ww = Wbw/ Wmax x 100%

Jest wielkością określającą stopień wilgotności lub suchości powietrza, a jej wartości w różnych warunkach temp. decydują o samopoczuciu organizmu i są podstawą norm.

Deficyt fizjologiczny -wskaźnik parowania ciała ludzkiego; informuje o tym, jak wiele ciepła może tracić ciało ludzkie z parą wodną w danych warunkach.

Punkt rosy - temp., w której powietrze zostaloby nasycone tą ilością pary wodnej, jaka jest w nim zawarta w chwili badania, tzn. jest to temp., w której Wbw=Wmax.

Do oznaczania wilgotności powietrza służą: psychrometry, higrometry, higrografy.

Psychrometr Assmana

termometr suchy i wilgotny w osłonach, wiatraczek (ujednolicenie przepływu powietrza wokół termometrów)

-statyw

-nawilżenie koszulki termometru wilgotnego

-uruchomienie wiatraczka

-odczyt temperatur, gdy wskazanie termometru wilgotnego osiąga wartość najniższą (po 2-3 min.)

-wilgotność względną możemy odczytać z tablic psychrometrycznych na podstawie wskazań temp. termometru wilgotnego i suchego.

anemometry - b. czułe przyrządy używane z reguły do oznaczania ruchu powietrza w przestrzeniach otwartych, w pomieszczeniach zamkniętych oraz w kanałach wentylacyjnych

Niekorzystne działanie niskich temperatur zwiększa się przy dużej wilgotności powietrza oraz na wietrze. Ruch powietrza wzmaga utratę ciepła przez przewodzenie i konwekcję. Odwrotnie dzieje się przy temperaturach wysokich. Duża wilgotność zmniejsza utratę ciepła, gdyż utrudnia parowanie. Temp. wysoka przy suchym powietrzu jest łatwiej znoszona ze względu na możliwość oddawania ciepła przez parowanie. Przy silnym wietrze może jednak dojść w tych warunkach do wysuszenia ustroju, wysychania śluzówek i skóry.

Czynniki te wywierają istotny wpływ na bierną i czynną wymianę ciepła między organizmem człowieka i otoczeniem.

Organizm stałocieplny reguluje ilość ciepła w oparciu o mechanizm homeostatyczny. Ośrodek termoregulacji mieści się w podwzgórzu. Termoreceptory podwzgórza wykrywają wewn. zmiany temperatury oraz otrzymują i integrują informacje docierające z termoreceptorów na powierzchni ciała. W podwzgórzu inicjowane są homeost. procesy regulacyjne, które zapewniają utrzymanie stałej temp. ciała.

Termoregulacja pozwala na utrzymanie stałej temperatury ciała, jest procesem fizjologicznym, odruchowym, podlegającym działaniu ośrodkowego układu nerwowego.

Oddawanie ciepła - przede wszystkim przez skórę (80-90%), a w mniejszym stopniu przez drogi oddechowe.

Przemyśleć * zależność pomiędzy wielkością ciała a tempem wymiany ciepła.

Wymiana ciepła między ciałem a otoczeniem na drodze fizycznej odbywa się poprzez promieniowanie cieplne, konwekcję i przewodzenie i jest to wymiana bierna (tylko w przypadku gdy temp. otoczenia < temp ciała). Czynna utrata ciepła - parowanie (jedyny sposób oddania nadmiaru ciepła, gdy temp. otoczenia > temp. ciała; 1ml wody - 2,4kJ)

Promieniowanie cieplne (termiczne) - jedna z form promieniowania elektromagn. Jest to emisja ciepła do otoczenia. Źródłem promieniowania cieplnego jest ruch cząstek, więc będzie ono emitowane przez każde ciało, którego temp. jest wyższa od zera bezwzgl. (0st. K).

ciała o temp.> 500st.C ~~ promieniowanie widzialne

(wzrost temp. ciała emitującego promieniowanie cieplne powoduje zmianę długości fal - od długich do krótkich)

ciała o temp.< 500st.C (w tym również organizmy żywe) ~~ promieniowanie podczerwone (fale „długie”)

promieniowanie słoneczne (fale „krótkie”) - widzialne + uv (znajdujące się pod bezpośrednim działaniem promieni słonecznych organizmy absorbują energię tego promieniowania - skóra ludzi 65-82% pochłania, resztę odbija).

Zmiennym i decydującym czynnikiem o wielkości strat cieplnych organizmu przez promieniowanie jest temp. skóry (powierzchni emitującej prom.) oraz temp. przedmiotów pochłaniających go.

Konwekcja - polega na ogrzewaniu przyskórnych warstw powietrza oraz jego ruchu od powierzchni skóry (ruch cząstek powietrza nagrzewających się od powierzchni skóry); tym intensywniejsza im większy ruch powietrza.

(uczucie chłodu przy wentylatorze - wzmożone oddawanie ciepła drogą konwekcji; ruch powietrza przy własnych ruchach lokomocyjnych lub jazdy odkrytymi środkami transportu)

Przewodnictwo cieplne - oddawanie ciepła na granicy zetknięcia się skóry z otoczeniem:

• powietrzem - b. wolne, niewielka rola w procesie termoregulacji (powietrze źle przewodzi ciepło - różnica temperatur szybko się wyrównuje i dalsze przewodnictwo jest nieznaczne)

• wodą - znaczne przewodnictwo cieplne, duża utrata ciepła (wilgotne ubranie, kąpiel w zimnej wodzie)

• podłożem (cechy termiczne podłoża, takie jak temp., przewodnictwo cieplne i pojemność cieplna materiału, z którego wykonana jest podłoga warunkują ilość strat cieplnych).

Przemyśleć

* wpływ wilgotności powietrza na straty ciepła drogą przewodnictwa cieplnego oraz na możliwości oddania nadmiaru ciepła drogą parowania.

* wpływ ruchu powietrza .

Podstawowym czynnikiem warunkującym wielkość strat cieplnych do otoczenia na drodze promieniowania, konwekcji i przewodnictwa jest temp. skóry, której wartość zależy od wielkości skórnego przepływu krwi oraz od temp. krwi tętniczej dopływającej do skóry.

Średnia ważona temperatura powierzchni ciała - temp. uwzględniająca różne miejsca skóry i ich udział w całkowitej powierzchni ciała

Znaczenie izolacyjne ma podskórna tkanka tłuszczowa.

Fizjologiczne mechanizmy utraty ciepła przez ustrój

-rozszerzenie naczyń skórnych i zwiększenie skórnego przepływu krwi, a tym samym utraty ciepła na drodze promieniowania i konwekcji

-pobudzenie czynności gruczołów potowych

Skóra oddaje też wodę na drodze dyfuzji.

Spływający pot nie ma właściwości termoreg., dlatego istotny jest ruch powietrza i mała wilgotność

W warunkach podwyższonej temp. otoczenia rośnie zapotrzebowanie na wodę i zmienia się sposób utraty wody:

- maleje diureza

- zwiększa się wyparowywanie (nawet powyżej 3l/godz.)

Utrata wody w organizmie musi być uzupełniana. Ważne jest również niedopuszczenie do zaburzenia gospodarki elektrolitowej.

Skutki deficytu wody: *1-2% c.c. - zagęszczanie płynów ustrojowych , pragnienie, senność, obniżenie ciśnienia krwi i wzrost częstości tętna

*ok. 2,5% c.c. - wyraźne obniżenie wydolności fizycznej ustroju

* 10% c.c. - śmierć.

.

Fizjologiczne mechanizmy zachowania ciepła w ustroju

• obkurczanie naczyń krwionośnych w skórze

• termogeneza bezdrżeniowa (wzmożenie metabolizmu)

• termogeneza drżeniowa (produkcja ciepła poprzez skurcze mięśni szkieletowych, niezależna od woli)

Przemyśleć * Behawioralne reakcje termoregulacyjne.

Mechanizmy termoregulacji mają określoną wydolność. Przekroczenie ich możliwości w warunkach wysokiej temp. powoduje: przegrzanie ustroju (zmęczenie mięśniowe - odpływ krwi do skóry) → udar cieplny → śmierć.

W warunkach niskiej temp. przechłodzenie → obniżenie tempa metabolizmu → wyczerpanie systemu nerwowego → rozszerzenie naczyń krwionośnych → niedotlenienie mózgu → apatia → zaśnięcie i śmierć.

Najdokładniejszą i najbardziej uzasadnioną metodą oceny wpływu gorącego mikroklimatu na ustrój pracującego stanowi obliczanie bilansu wymiany ciepła.

Q = M. + R + C - E równowaga wymaga by Q = 0

E - ilość ciepła opuszczającego ustrój w wyniku parowania potu

M. - ciepło wytwarzane w ustroju (metaboliczne), a przede wszystkim wytwarzane w wyniku dynamicznej pracy mięśniowej,

C - ciepło przenoszone w wyniku konwekcji docierające do ustroju w postaci ciepłego powietrza

R - ciepło promieniowania docierające do ciała człowieka (np. od pieca)

Na pojęcie mikroklimatu środowiska pracy składają się trzy zasadnicze elementy:

• temperatura powietrza

• wilgotność względna

• prędkość ruchu powietrza.

Sumaryczny efekt działania tych czynników, odczuwany subiektywnie przez pracownika jako uczucie ciepła lub zimna, określany jest jako temperatura efektywna. Oznacza to, że temp. efekt. może zachowywać tę samą wartość przy różnych wielkościach wymienionych czynników. Np. efektywnej temp. 20st. może odpowiadać - przy nieruchomym powietrzu - temp.20st.C i 100% Wwz lub temp.24st. i 20% Wwz. Dlatego też pełną ocenę stopnia uciążliwości pracy wykonywanej w pomieszczeniu zamkniętym w gorącym mikroklimacie, gdzie nie występuje wyraźne promieniowanie cieplne, można uzyskać znając wartości wszystkich elementów.

„Komfortem cieplnym” nazywamy taki dobór temp. powietrza, wilgotności wzgl. i ruchu powietrza na stanowisku roboczym, przy którym pracownik ma dobre samopoczucie (zachowanie wyrównanego bilansu cieplnego bez konieczności obciążenia mechanizmów termoregulacyjnych).

Opieranie się na średniej temp. efekt. nie ma zastosowania, kiedy do pracownika dociera intensywne promieniowanie cieplne (R) - np. w hutnictwie. Drugim czynnikiem, który powinien być w pełni uwzględniony przy przeprowadzaniu oceny stopnia uciążliwości pracy w gorącym mikroklimacie, jest wielkość wysiłku fizycznego wykonywanego podczas pracy (M.). Ciężka, a nawet średnio ciężka praca fizyczna wykonywana w gorącym mikroklimacie stanowi potężny czynnik obciążenia bilansu cieplnego i ważne kryterium oceny stopnia uciążliwości pracy.

Wskaźnik WBGT - uwzględnia łączne oddziaływanie temperatury, wilgotności, ruchu powietrza i promieniowania cieplnego rozproszonego. Kontrolę i ocenę warunków pracy w oparciu o wskaźnik WBGT przeprowadzamy porównując wielkość tego wskaźnika z najwyższymi dopuszczalnymi normami, uwzględniając wydatek energetyczny - wynikający z fizycznego obciążenia pracą - i czas pracy. WBGT oblicza się ze wzoru: WBGT = 0,7 tw + 0,3 tg, gdzie tw - temp. termometru wilgotnego w st.C, tg - temp. termometru kulistego (Vernona) w st.C.

HAŁAS

Falą dźwiękową, która dociera do naszych uszu jest ruch drgający powietrza.

Dźwięk to drobne i szybkie zmiany ciśnienia powietrza.

Fale akustyczne rozchodzą się we wszystkich kierunkach od źródła dźwięku, tracąc stopniowo energię.

Parametry fali dźwiękowej

A - amplituda drgań (największa odległość punktu drgającego od punktu równowagi)

T - okres drgań (czas w sekundach potrzebny na wykonanie pełnego drgania)

n = 1/T (Hz) 1 cykl/sek = 1Hz

C - prędkość rozchodzenia się fali w danym ośrodku (m/s) *powietrze 340m/s

*woda 1500m/s

*stal 6000m/s

λ - długość fali λ = CT lub λ = C/n

Fala dźwiękowa (drganie) powoduje w ośrodku sprężystym okresowy wzrost ciśnienia (zagęszczenie) i okresowe obniżenie ciśnienia (rozrzedzenie) w stosunku do ciśnienia atmosferycznego, panującego w określonych punktach, wzdłuż drogi falowej. Wartość skuteczna różnicy chwilowej wartości ciśnienia i ciśnienia stale panującego (statycznego) - ciśnienie akustyczne [mikrobar]. Ciśnienie akustyczne jest b. małe w porównaniu z ciśnieniem atmosferycznym (10⁶ mikrobarów). Ucho ludzkie jest narządem wrażliwym na zmiany ciśnienia.

Budowa ucha

-kosteczki słuchowe/ zamiana energii fal dź. na energię mech.

- narząd Cortiego/ zamiana energii mech. na energię elektr

Ciśnienie i natężenie dźwięków wyrażone w jednostkach bezwzględnych nie pozostają w prostym stosunku do wrażeń słuchowych. Funkcję ucha w przybliżeniu charakteryzuje prawo Webera-Fechnera - zmiana jakichkolwiek odczuwań zmysłowych nie jest proporcjonalna do różnicy dwóch bodźców, lecz do logarytmu z ich stosunku. W oparciu o to prawo zdefiniowana została jednostka miary logarytmicznej zwana belem.

Belem nazywamy jednostkę miary logarytmicznej dwóch porównywalnych mocy:

Liczba beli = logU/Uo

Fala rozchodząc się w jednym ośrodku, może natrafić na ośrodek drugi o innych cechach fiz. I ulec rozproszeniu, odbiciu lub przenikać do niego. O przenikaniu drgań do innego ośrodka decyduje tzw. opór akustyczny (iloczyn jego gęstości i prędkości rozchodzenia się fali w ośrodku). Fala działając na drugi ośrodek, pobudza go do drgań. Gdy częstotliwość drgań własnych drugiego ośrodka = częstotliwości drgań pobudzających → rezonans (coraz większy wzrost amplitudy drgań w ośrodku drugim i magazynowanie dużej energii z wszystkimi wynikającymi stąd konsekwencjami).

Odbicie fali dźwiękowej - kąt padania = kątowi odbicia, a fala padająca i odbita leżą w tej samej płaszczyźnie. Energia drgań trafiających na środowisko o innej gęstości akustycznej ulega częściowo odbiciu, częściowo pochłonięciu (wsp. pochłaniania + wsp. odbicia = 1).

odbicie fali dźw. - gładkie ściany (np. szkło)

ściana niegładka - częściowe pochłanianie energii akust.

pomieszczenie bezpogłosowe ( a tym bardziej otwarta przestrzeń) - poziom natężenia dźwięku z podwojeniem odległości od źródła maleje o 6dB

Poziom natężenia dźwięku

L = 10 log I/Io [dB] gdzie I - natężenie dźwięku (badane)

Io - natężenie odniesienia (wartość progowa)

Poziom dźwięku (hałasu) - zasadnicza wielkość fiz. określająca intensywność odczuwania dźwięku (hałasu) - wyrażana w dB. Bodziec progowy, przy którym można osiągnąć u człowieka próg słyszenia, wynosi 0dB, co równa się ciśnieniu 20 mikroPa. Pomiędzy progiem słyszenia a bodźcem maksymalnym (próg bólu) występuje różnica w intensywności ok.10¹⁴ razy, czyli próg słyszenia - 0dB i bodziec maksymalny - 140 dB. Dźwięki o natężeniu powyżej 140dB, poza wrażeniem słuchowym, wywołują również czucie bólu związane z uszkodzeniem narządu spiralnego.

.

Ludzie młodzi odbierają dźwięki o częst. w zakresie 20 - 20000Hz. W miarę starzenia się organizmu górna granica obniża się. Najlepiej odbierane są dźwięki 1000 - 3000Hz (największa czułość ucha ludzkiego).

Dźwięki mowy - 100 - 8000Hz; głoska sycząca „s” nawet do 12000Hz

Zakres częstotliwości danego źródła dźwięku zależy od prędkości, z jaką np. dana maszyna pracuje:

*wolnoobrotowe silniki ciągników rolniczych - niskie częst.

*silniki samolotów śmigłowych - częst. średnie

*silniki samolotów odrzutowych - częst. wysokie.

W odróżnieniu od instrumentów muzycznych, które przeważnie dają pojedyncze dźwięki, nazywane też tonami, w hałasie przemysłowym w tym samym czasie występuje na raz dużo tonów składowych o różnej częstotliwości.. Intensywność dźwięków, z którymi styka się przeciętny człowiek poza pracą na co dzień: 20-60dB (np. cicha ulica 40-50dB, głośna rozmowa 2 osób 60-70dB)

Subiektywne wrażenie głosowe, czyli poziom głośności (poziom natężenia słyszalnego) zależy od wartości ciśnienia akustycznego i częstotliwości. Wykreślając zależności poziomu natężenia słyszalnego (w dB) od częstotliwości (Hz), uzyskujemy krzywe równych natężeń słyszalnych - izofoniczne (Robinsona- Dadsona). Jednostką poziomu natężenia słyszalnego jest fon.

Oktawy - odcinki (odstępy) skali dźwiękowej; w każdej oktawie - 8 dźwięków, z których ostatni ma 2 razy większą częstotliwość od pierwszego.

Hałasem nazywamy dźwięk przeszkadzający w pracy lub utrudniający odpoczynek, jak również doprowadzający do uszkodzenia ustroju (w tym narządu słuchu).

Analizując zjawisko hałasu, jako czynnika stwarzającego uciążliwe warunki pracy, należy uwzględnić fakt, że odgrywają tu (zwłaszcza jeżeli chodzi o hałas przekraczający 85 dB) ważną rolę momenty psychiczne. Dotyczy to stosunku człowieka narażonego na hałas do zjawisk, które go powodują. Nastawienie to decyduje o tym, czy dany hałas pracownik uznaje za dokuczliwy, nieprzyjemny, czy też po prostu niezauważalny - łatwo znoszony. Obserwuje się bowiem, że pracownik wykonujący pracę hałaśliwą lub obsługujący jakieś hałaśliwe urządzenie nie odczuwa najczęściej hałasu wytworzonego w toku jego normalnej pracy. Natomiast ten sam hałas rzędu 80- 90 dB może być trudny do zniesienia dla tych, którzy nie biorą bezpośredniego udziału w danej pracy (przebywają czasowo w danym środowisku bądź znajdują się w strefie, gdzie hałas ten dociera).

O ile można mówić o pewnej adaptacji psychicznej do hałasu, nawet o poziomie 85-90 dB, wskutek przyzwyczajenia, o tyle adaptacja aparatu słuchowego ucha nie jest możliwa. Np. niektórzy pracownicy tkalni nie odczuwają w czasie pracy hałasu, spostrzegają jednak doskonale każdą zmianę jego natężenia, a zatrzymanie się jednego z krosien nakazuje im konieczność czynnej ingerencji. Nie oznacza to, że hałas ten jest obojętny dla ich zdrowia.

Pomiary hałasu

• ogólny poziom natężenia hałasu

• analiza widma akustycznego badanego hałasu

miernik poziomu dźwięku - sonometr (mikrofon, zespół filtrów pasmowych, wzmacniacz, miernik elektr.)

Działanie sonometru oparte jest na pomiarze ciśnienia akust. Charakterystyka częstotliwościowa aparatury powinna zapewnić pomiar w paśmie 32- 8000 Hz

Charakterystyczne dźwięki docierające do pracującego człowieka stanowią jeden z elementów otaczającego środowiska i pozwalają w każdej chwili na ocenę bieżącej sytuacji i ostrzegają przed niebezpieczeństwem (zakładanie nauszników przeciwhałasowych utrudnia fizjolog. kontakt człowieka z otoczeniem.

Ocena uciążliwego lub szkodliwego działania hałasu w pracy zawodowej zależy od nast. czynników:

• poziomu natężenia hałasu (powyżej 80dB)

• udziału poszczególnych częstotliwości drgań w widmie hałasu

Ocena stopnia uciążliwości lub szkodliwości hałasu tylko na podstawie pomiaru poziomu jego natężenia jest niewystarczająca. Efekt biologiczny, czyli uszkadzający, zależy wyraźnie od jego częstotliwości i od charakteru jego widma.

Hałas o jednakowej intensywności i czasie trwania - tym bardziej szkodliwy, im węższe w nim pasma częstotliwości (im bardziej będzie hałasem tonalnym - hałas piskliwy, syczący, przenikliwie dzwoniący).

• czasu działania na pracownika

Skutki oddziaływania hałasu kumulują się w czasie, zależą od dawki energii akustycznej, którą określa iloczyn natężenia dźwięku i czasu trwania ekspozycji. Ciągła ekspozycja na hałas jest bardziej szkodliwa niż przerywana ( nawet krótkotrwałe przerwy umożliwiają procesy regeneracyjne słuchu).

• charakteru (ciągły, przerywany, impulsowy)

Hałas impulsowy - szczególnie szkodliwy (szybko narasta ciśnienie akust. do dużych wartości i mechanizmy obronne narządu słuchu nie są w stanie zmniejszyć energii akust. wnikającej do ucha)

• osobniczej wrażliwości

Uszkodzenie słuchu - ucha wewn.

*narząd Cortiego - wskutek zbyt intensywnych drgań blony podstawnej

*bębenek - np. bliskość silnika odrzutowego, hałas o charakterze udarowym, np. wybuch

Skutki

• uszkodzenia struktur anatomicznych ucha wewn. → spadek sprawności słuchu aż do głuchoty całkowitej (perforacje i ubytki błony bębenkowej i in. mech. uszkodzenia

• upośledzenie sprawności słuchu na ogół bez widocznych uszkodzeń elementów anat., w wyniku długotrwałego narażenia na hałas (80dB) → przeciążenie narządu słuchu → podwyższenie progu słyszenia (odwracalne lub trwałe) w różnych zakresach częst. → niedosłuch.

Pozasłuchowe skutki działania hałasu - uchwytne zaburzenia funkcji fizjolog. organizmu powyżej 75dB

• skurcz drobnych naczyń tętniczych, zmiana ciśnienia tętn. krwi

• upośledzenie procesu trawienia

• odruchowe napięcie mięśni

• zaburzenia wzroku, równowagi, dotyku (>110-120dB)

• obniżona precyzja ruchów, mniejsza wydolność psychiczna, szybsze męczenie się, zwiększenie ryzyka wypadku

Pozasłuchowe skutki hałasu są uogólnioną odpowiedzią organizmu na działanie hałasu jako stresora. Zgodnie z teorią stresu, utrzymanie ustroju w stanie równowagi biologicznej mimo długotrwałego działania stresora, odbywa się kosztem przeciążenia układu neurohormonalnego → zmniejszenie odporności na działanie innych czynników →choroba nadciśnieniowa, wrzodowa, nerwice.

Kryterium zrozumiałości mowy stanowi jedno z najważniejszych kryteriów oceny hałasu w środowisku.

dB

1. można porozumieć się szeptem

30-55 „ głosem normalnym

60-75 „ głosem podniesionym

1. rozmowa b. utrudniona

95-100 „ tylko krzykiem

powyżej 100dB ustne porozumiewanie się jest niemożliwe

Zwykła rozmowa powinna być zrozumiała z odl. 2m.

Infradźwięki - częstotliwości niższe od słyszalnych (0,1 - 20 Hz)

Źródła naturalne: morze, wodospady wiatry, burze

Źródła sztuczne - środki transportu, niektóre maszyny

Ultradźwięki - częstotliwości wyższe od słyszalnych

WIBRACJE

Drgania o częstotliwościach 0,1 - 16 Hz - wywołują wrażenia bólowe i mogą spowodować uszkodzenia narządów wewn. Ich umiejscowienie zależy od wartości rezonansowej tkanek (częstotliwości drgań własnych). Np. wartość rezonansowa narządów jamy brzusznej wynosi 4,5 - 10 Hz i wibracja o tej wartości wywołuje promieniujące bóle brzucha.

Wyróżnić można wibrację miejscową i ogólną (działanie poprzez stopy i siedzisko). Długotrwała ekspozycja na działanie wibracji może się przejawić objawami chorobowymi, które podczas działania wibracji o dużej częstotliwości dotyczą zmniejszenia krążenia krwi w naczyniach obwodowych oraz zaburzenia czucia i objawy nerwicowe. Podczas działania niskich częstotliwości, poniżej 20Hz, zmianami są głównie zwyrodnienia w układzie kostno-szkieletowym. Zaburzenia te składają się na obraz tzw. choroby wibracyjnej.

Mechanizmy biologiczne działania wibracji na organizm:

• działanie bezpośrednie - zależy od częstotliwości, amplitudy, prędkości i przyspieszenia, a także specyficznych właściwości rezonansowych tkanek i narządów, na które działają, Może dochodzić do wzmocnienia energii drgań, kiedy częstotliwość wibracji odpowiada częstotliwości własnej drgań danej tkanki. Mając na względzie zjawisko rezonansu, za szczególnie niebezpieczne uważa się drgania o częst. 4-8 Hz ( są to rezonansowe częst. serca, poszczególnych części przewodu pokarmowego i płuc)

• działanie pośrednie - poprzez układ nerwowy.

OŚWIETLENIE

Oko ludzkie jest wrażliwe na zakres promieniowania: 400 - 760nm.

Oko ludzkie przystosowane jest najlepiej do odbierania wrażeń optycznych w świetle dziennym,(naturalnym, słonecznym) i w takim najlepsze jest spostrzeganie szczegółów przy najmniejszym męczeniu się aparatu optycznego oka.

Budowa oka

Regulowanie ilości światła wpadającego do oka - zmniejszanie lub zwiększanie otworu źrenicy - proces adaptacji. Adaptacja do jasności - b. krótko (kilka min.), adaptacja do ciemności - dłużej.

Akomodacja - zmienia się wraz z wiekiem (obniżenie elastyczności soczewki)

• 16 lat -punkt bliży wzrokowej 8 cm

• 32 lata - 12,5 cm

• 44 lata - 25 cm (odległość tę uznaje się jako początkową granicę „widzenia starczego”)

• 50 lat 50 cm.

Maleje również szybkość akomodacji. Zmniejszenie siły akomodacyjnej (przejawiające się oddaleniem punktu bliży) występuje również po długotrwałej pracy wymagającej dużej dokładności i dużego obciążenia akomodacyjnego. Przy słabym oświetleniu punkt dali wzrokowej zbliża się, a punkt bliży oddala.

Oświetlenie pewnej powierzchni (lx) - strumień świetlny przypadający na jednostkę pola tej powierzchni.

Blask - stosunek natężenia światła wysyłanego w danym kierunku do pola powierzchni świecącej. Blask jest niezależny od odległości źródła światła. Powierzchnie świecące o dużym blasku mogą powodować zjawisko olśnienia, które polega na silnym podrażnieniu zakończeń nerwowych w siatkówce, co powoduje krótkotrwałe „oślepnięcie” lub zaburzenie widzenia.

Dla dostatecznego oświetlenia wnętrz potrzebna jest jasność zewn. ok. 3000-5000 luksów. Ze względu na fakt pionowego sytuowania okien w budynkach, do oświetlenia pomieszczeń wykorzystana bywa tylko połowa natężenia oświetlenia nieba. Oświetlenie pomieszczeń zależy od: liczby i wielkości okien, odległości miejsca pracy od okna, kątów padania i otwarcia, stron świata, na które wychodzą okna, koloru ścian, mebli (od ich współczynnika pochłaniania i odbicia światła), współczynnika przepuszczalności szyb, pogody.

Dla oceny higienicznej warunków oświetlenia naturalnego (dziennego) stosuje się np. metodę geometryczną - wyznaczenie kąta padania i kąta otwarcia oraz obliczenie stosunku powierzchni szyb do powierzchni podłogi.

- kąt padania: kąt pomiędzy liniami przeprowadzonymi od stanowiska pracy przez górną i dolną krawędź okna (powinien być co najmniej 27-30st.)

- kąt otwarcia: pomiędzy prostą poprowadzoną ze st. pracy przez górną krawędź okna a prostą ze st. pracy do krawędzi sufitu.

-stosunek powierzchni szyb do pow. podłogi powinien być: 1:4 w szkołach, 1:7 -1:10 w mieszkaniach

Naturalne oświetlenie górne lub kombinowane boczno-górne jest bardziej korzystne. Oświetlenie sztuczne, oparte o różnego rodzaju promieniowania, stanowi poważniejszy problem higieniczny. Warunkami higienicznego oświetlenia sztucznego są: równomierność oświetlenia, ograniczenie olśnienia, ograniczenie cieni, odpowiednie widmo światła (zbliżone do dziennego) oraz stałość oświetlenia. Lampy o świetle rozproszonym gwarantują najlepszą równomierność oświetlenia i pozwalają uniknąć kontrastowych cieni.

Dla oceny higienicznej oświetlenia sztucznego bierze się pod uwagę:

• wybór systemu oświetlenia (ogólny, miejscowy, kombinowany)

• wybór odpowiednich lamp (osłon) i źródeł promieniowania, przy ocenie ich widma, migotliwości, blasku itp.

• współczynnik odbijania ścian (zależy od barwy)

• natężenie oświetlenia przy dokonaniu pomiarów luksomierzem.

ZAPYLENIE POWIETRZA

Powietrze może być zanieczyszczone substancjami stałymi w postaci pyłów i dymów.

Źródła naturalne - erozja i wietrzenie gleby, wybuchy wulkanów, opadanie pyłu kosmicznego, pochodzącego z meteorytów i komet (ok. 7 t rocznie na powierzchnię Ziemi)

Źródła sztuczne - działalność gosp. (przemysł energetyczny, górniczy, hutniczy, materiałów budowlanych).

Kurz - średnica cząstek 100-10μm.; opada grawitacyjnie

Pył - 10-0,1μm.; opada stosunkowo wolno

Dym - poniżej 0,1 μm; praktycznie nie opada

Stopień szkodliwości pyłu zależy w dużej mierze od średnicy cząstek:

*powyżej 50 μm - zatrzymywany na błonie śluzowej górnych dróg oddechowych; usuwanie z kaszlem i kichaniem

*5-50 μm. - zatrzymywany w drzewie oskrzelowym

*poniżej 5 μm - przedostaje się do płuc (pylice)

najczęstsza - pylica węglowa, najcięższa - krzemowa (SiO2 - długie igiełki mech. uszkadzają pęcherzyki płuc → zmniejszenie powierzchni oddechowej → obniżenie odporności tkanki płucnej → gruźlica → rak.

Działanie przez skórę, błony śluzowe, spojówki oczu → ułatwia wniknięcie drobnoustrojów chorobotwórczych. W środowisku o dużym zapyleniu - dużo przypadków infekcji dróg oddechowych, skóry, spojówek oczu, alergie.

12

---