Termoregulacja

Definicje

Termoregulacja - możliwość utrzymania stałej temperatury wewnętrznej ciała, niezależnie od zmian temperatury otoczenia. Utrzymanie stałej temperatury wewnętrznej ciała jest możliwe dzięki systemom termoregulacji, których działanie polega na dostosowaniu ilości ciepła wytwarzanego w organizmie w toku przemian metabolicznych i wymienionego z otoczeniem do potrzeb bilansu cieplnego ustroju, w różnych warunkach środowiska (gorąco, zimno).

Organizm człowieka jest stałocieplny co oznacza, że ma możliwość utrzymywania stałej temperatury wewnętrznej ciała, niezależnie od zmian temperatury otoczenia.

Temperatura wewnętrzna ciała jest wypadkową temperatur różnych narządów wewnętrznych. Temperatura wewnętrzna ciała, mierzona w jego różnych miejscach, jest inna. Różnice te wynikają z odmiennej dynamiki metabolizmu przebiegającego w komórkach narządów. Jednak wypadkowa temperatura wewnętrzna ilustrowana przez temperaturę mierzoną w dole pachowym i pod językiem (u pacjentów) lub w rectum, w przełyku, w pobliżu błony bębenkowej ucha (w badaniach fizjologicznych) jest stała i charakterystyczna dla danego miejsca pomiaru.

Wynosi ona około 37^O C, na przykład 36,6 ^OC (pomiar pod pachą) i 37 ^OC pomiar pod językiem. Szeroki zakres ekstremalnych temperatur wynosi 24^O do 45,6 ^OC, zazwyczaj jednak poniżej 27 ^OC oraz powyżej 42 ^OC następuje śmierć. Temperatury te określają granice tolerancji zmian temperatury wewnętrznej człowieka. Wzrost temperatury wewnętrznej ciała przekraczający 3 ^OC powoduje zaburzenia czynności ośrodkowego układu nerwowego oraz nerwowej kontroli czynności układu krążenia z zagrażającą niewydolnością krążenia.

Temperatura skóry - tj. zewnętrzna temperatura ciała wykazuje różnice w o wiele większym zakresie. Zmiany temperatury skóry uwarunkowane są lokalnymi różnicami w skórnym przepływie krwi. Pomiary temperatury skóry przeprowadza się w kilku obszarach ciała człowieka i po uwzględnieniu współczynnika zależnego od powierzchni skóry obszarów, w których dokonano pomiarów otrzymuje się średnią temperaturę skóry. Temperatura skóry człowieka w warunkach tzw. komfortu cieplnego wynosi średnio 34 ^OC.

Zdolność człowieka do wykonywania pracy, a także do przebywania w różnych warunkach otoczenia, zależy od sprawności mechanizmów termoregulacji, regulowanych przez ośrodek termoregulacji, który jest wrażliwy na temperaturę wewnętrzną ciała.

Mikroklimat zimny - warunki środowiska, w których wartość wskaźnika - przewidywana ocena średnia (PMV), jest mniejsza bądź równa -2.

Mikroklimat gorący - warunki środowiska, w których wartość wskaźnika - przewidywana ocena średnia (PMV), jest większa bądź równa +2.

Przemiana materii (metabolizm) - właściwości zorganizowanej substancji żywej. W wyniku metabolizmu, któremu towarzyszą procesy przemiany energii, wyzwala się energia niezbędna do wykonywania czynności fizjologicznych i roboczych. Z punktu widzenia fizjologii pracy należy rozróżniać przemianę materii podstawową oraz czynnościową (wydatek energetyczny). Ogólny poziom przemiany materii jest uwarunkowany głównie przez przemianę czynnościową zależną od obciążenia ustroju i rodzaju wykonywanej pracy, jak również właściwości osobniczych człowieka.

Przemiana materii podstawowa - najmniejsza ilość energii zużywana przez człowieka przebywającego na czczo w zupełnym spokoju fizycznym i psychicznym w optymalnych warunkach otoczenia. Przemiana materii podstawowa - jest zależna głównie od powierzchni ciała, wieku i płci.

Przewodzenie ciepła przez odzież - całkowity opór przewodzenia ciepła przez warstwę ograniczoną skórą i zewnętrzną powierzchnią odzieży. Wielkość ta określona jest zależnością:

gdzie:

R_cl - całkowity opór przewodzenia ciepła od skóry do zewnętrznej powierzchni odzieży okrywającej ciało.

Wielkość _cl jest trudna do wyznaczenia. W celu osiągnięcia zadowalających wyników pomiarów należy stosować ogrzewany manekin o wymiarach ciała człowieka, ubrany w kompletny badany zestaw odzieży.

Przewidywana średnia ocena (PMV) - wskaźnik umożliwiający przewidywanie wrażeń cieplnych dla dowolnych kombinacji wydatku energetycznego, wartości clo dla odzieży oraz parametrów środowiska. Jako „miarę” wrażeń cieplnych przyjęto psychofizjologiczną skalę ocen (wg Ashrae):

• -3 zimno

• -2 chłodno

•  -1 lekko chłodno

•  0 obojętnie

•  +1 lekko ciepło

•   +2 ciepło

•  +3 gorąco.

Wskaźnik ten jest stosowany do oceny środowisk cieplnych, w tym w szczególności komfortu cieplnego.

Przewidywany odsetek niezadowolonych (PPD) - wskaźnik stosowany do oceny środowisk cieplnych; wyraża procentowy udział ludzi podających zdecydowanie negatywną ocenę środowiska.

WBGT - jeden z podstawowych wskaźników używanych do oceny obciążenia cieplnego ustroju w środowisku gorącym. Wskaźnik WBGT stanowi połączenie dwóch wielkości - temperatury termometru wilgotnego naturalnego i temperatury termometru kulistego, a w pewnych sytuacjach, pomiaru na termometrze suchym (temperatury suchego termometru). Związek między powyższymi wielkościami przedstawiony jest w postaci zależności:

WBGT = 0,7 t_nw + 0,3 t_g (w przypadku braku promieniowania słonecznego),

WBGT = 0,7 t_nw + 0,2 t_g + 0,1 t_a (w warunkach promieniowania słonecznego),

gdzie:

t_nw - temperatura termometru wilgotnego naturalnego (C)

t_g - temperatura termometru kulistego (C)

t_a - temperatura powietrza (C).

Metoda obliczania obciążenia cieplnego jest oparta na pomiarze wymienionych parametrów i na obliczeniu wartości średnich, uwzględniając ich zmiany w czasie i w przestrzeni. Zebrane w ten sposób i przetworzone dane są porównywane z wartościami odniesienia, po czym należy:

• albo bezpośrednio zmniejszyć obciążenie termiczne na stanowisku pracy za pomocą odpowiednich metod

• albo przeprowadzić szczegółową analizę obciążenia termicznego za pomocą metod dokładniejszych i

• skrócić czas pracy.

Aklimatyzacja - zespół procesów fizjologicznych przebiegających pod wpływem czynników bytowych i społecznych, które zapewniają dostosowanie się ustroju do nowych warunków środowiska zewnętrznego. Z punktu widzenia fizjologicznego aklimatyzacja oznacza wzrost tolerancji na działanie czynników termicznych, podwyższenie poziomu wydolności i polepszenie samopoczucia w obiektywnie niekorzystnych warunkach środowiska. Dzięki aklimatyzacji homeostaza termiczna utrzymuje się mniejszym kosztem fizjologicznym, natomiast odporność na działanie czynników zakłócających równowagę wyraźnie wzrasta. Pojęcia aklimatyzacji najczęściej używa się w celu określenia procesu dostosowywania się człowieka do niekorzystnych warunków mikroklimatu. Obok aklimatyzacji naturalnej, osiąganej w ciągu stosunkowo długiego czasu, można mówić o aklimatyzacji sztucznej, która wytwarza się pod wpływem odpowiednio dobranych środków i metod. Efektywność aklimatyzacji sztucznej sprzyja zwiększeniu wydajności pracy wykonywanej w dyskomfortowym środowisku roboczym, nie powodując przy tym obniżenia wydolności.

Adaptacja - aklimatyzacja.

Mechanizmy termoregulacji

Ośrodek termoregulacji regulujący intensywność wymiany ciepła z otoczeniem, a przez to kontrolujący utrzymanie stałej temperatury wewnętrznej ciała jest zlokalizowany w części mózgu zwanej podwzgórzem. W strukturze tej dochodzi do integracji informacji o temperaturze dochodzących zarówno z ośrodkowych jak i z obwodowych receptorów termicznych. W zależności od tych informacji uruchamiane są reakcje fizjologiczne mające na celu utratę ciepła lub jego zachowanie.

Do mechanizmów powodujących utratę ciepła należy rozszerzenie naczyń krwionośnych skóry oraz pobudzenie gruczołów potowych. Natomiast w celu zachowania ciepła w organizmie uruchamiane są mechanizmy powodujące skurcz naczyń krwionośnych skóry, drżenie mięśniowe, zwiększenie wydzielania hormonów nasilających metabolizm (hormony nadnerczy, tarczycy i in.).

Rys. Schemat nerwowej kontroli elementów efektorowych układu termoregulacji

Do najistotniejszych mechanizmów termoregulacji z punktu widzenia jej skuteczności należą reakcje naczynioruchowe oraz aktywacja gruczołów potowych.

Reakcje naczynioruchowe

Zmiana ukrwienia skóry w wyniku reakcji naczynioruchowej jest zasadniczym mechanizmem zarówno utraty, jak i zachowania ciepła w organizmie. Reakcją na obciążenie cieplne jest rozszerzenie naczyń skóry i wzrost skórnego przepływu krwi. Powoduje to wzrost temperatury powierzchni ciała (skóry) i zwiększa utratę ciepła zarówno w drodze promieniowania, jak i przewodzenia. W środowisku zimnym następuje skurcz naczyń skórnych, co powoduje obniżenie temperatury skóry i zmniejsza szybkość biernej wymiany ciepła z otoczeniem.

Aktywacja czynności gruczołów potowych

Aktywacja gruczołów potowych jest najbardziej efektywną reakcją termoregulacyjną z punktu widzenia utraty ciepła przez organizm człowieka. Pobudzone przez stymulację ośrodków termoregulacyjnych gruczoły potowe wydzielają duże ilości potu, który następnie parując zużywa duże ilości energii w postaci ciepła. Na wyparowanie potu organizm zużywa 0,35 kcal ciepła. Robotnik wykonujący pracę w środowisku gorącym podczas zmiany roboczej może wydzielać 7 - 8 litrów potu.

W gorącym otoczeniu parowanie potu staje się główną drogą utraty ciepła i sprawność termoregulacji zależy od szybkości oraz ilości wydzielonego potu oraz możliwości jego parowania. Możliwość parowania potu zależy od wilgotności powietrza. W środowisku wilgotnym pot przestaje parować, „spływa kroplami”. Pot spływający po ciele nie ma znaczenia termoregulacyjnego.

Wymienione mechanizmy termoregulacji zależą zarówno od temperatury skóry, jak i od temperatury wewnętrznej ciała. Oznacza to, że gdy temperatura wewnętrzna ciała wzrasta, wskutek wykonywanej pracy fizycznej w zimnym środowisku lub gorączki, to nawet przy początkowo niskiej temperaturze skóry wzrasta przepływ krwi przez skórę i jej temperatura oraz pobudzone zostają gruczoły potowe. Zależność tych mechanizmów termoregulacji od temperatury wewnętrznej ciała jest prostoliniowa w zakresie temperatury do około 38 ^OC, potem wzrost przepływu krwi przez skórę i wydzielanie potu nie są już wprost proporcjonalne do temperatury wewnętrznej ciała. Powyżej temperatury 39,4 ^OC może dojść do załamania się mechanizmów termoregulacyjnych.

W pracy zawodowej człowiek nie powinien być narażony na takie obciążenia termiczne, które spowodowałyby przekroczenie granic sprawnie działającej termoregulacji. Granicę tę może wyznaczać temperatura wewnętrzna ciała równa 38 ^OC.

Kończąc omawianie mechanizmów utrzymujących stałą temperaturę ciała należy wspomnieć o tym, że organizm może tracić ciepło przez parowanie powietrza wydychanego, ogrzanego w drogach oddechowych, a także przez parowanie wody z powierzchni ciała (skóry). W porównaniu z omówionymi wcześniej, te mechanizmy oddawania ciepła mają małą wagę.

Zaburzenia mechanizmów termoregulacji

• choroby

• zaburzenia w układzie oddechowym

• zaburzenia w układzie krążenia

• zaburzenia wydzielania potu

• zaburzenia utraty ciepła

NIEKORZYSTNE WARUNKI

• wysoka lub niska temperatura zewnętrzna

• duża wilgotność

• brak ruchu powietrza

•intensywny wysiłek fizyczny.

Praca w gorącym mikroklimacie powoduje wzrost temperatury skóry, rozszerzenie obwodowych naczyń krwionośnych i zwiększenie przepływu krwi. Przemieszczanie krwi do naczyń obwodowych powoduje zmniejszenie przepływu krwi przez narządy ważne dla życia i zaburzenia w krążeniu. Podwyższenie temperatury wewnętrznej ciała powoduje wzrost wydzielania potu i odwodnienie organizmu. Z kolei odwodnienie powoduje zmniejszenie ilości wydzielonego potu. Wraz z potem organizm traci wiele substancji, głównie chlorek sodu, co powoduje deficyt soli w organizmie. Praca w gorącym mikroklimacie może spowodować udar cieplny, wyczerpanie cieplne, kurcze cieplne, omdlenie cieplne i zmiany na skórze.

Środowisko zimne powoduje chłodzenie całego ciała czyli hipotermię, może również prowadzić do oddziaływania lokalnego powodując uszkodzenia skóry odsłoniętych części ciała (odmrożenia).

Bilans cieplny

Bilans cieplny określa ilość ciepła wymienianą między organizmem człowieka a otoczeniem, w różnych warunkach środowiska.

Bilans cieplny ustroju można scharakteryzować przez następujące równanie:

S = (M - W ) - E - R ± C ± R_es

gdzie:

S - jest to ilość ciepła zgromadzonego w organizmie powyżej ilości niezbędnej do utrzymania stałej temperatury wewnętrznej ciała

M - jest to ilość ciepła wytworzonego przez organizm w drodze przemian metabolicznych

W - jest to ilość ciepła (energii) wydatkowanej na wykonaną pracę

E - jest to ilość ciepła oddana do otoczenia w wyniku pocenia

R - jest to ilość ciepła oddana lub zyskana w wyniku promieniowania

C - jest to ilość ciepła oddana lub zyskana z otoczenia w wyniku konwekcji

R_es – jest to ilość ciepła oddana podczas oddychania.

Gdy bilans cieplny jest równy zero (S = 0), mówimy o komforcie cieplnym, to znaczy o optymalnych warunkach do funkcjonowania organizmu.

Aklimatyzacja

Zwiększenie tolerancji organizmu człowieka na wpływy środowiska gorącego i zimnego możliwe jest przez powtarzanie narażenia człowieka na te warunki środowiska.

U zaaklimatyzowanego człowieka podczas narażenia na gorąco, jak również pracy w środowisku gorącym obserwujemy sprawniejsze uruchomienie fizjologicznych mechanizmów powodujących zwiększenie wydzielania potu, co usprawnia oddawanie ciepła do otoczenia i w konsekwencji zmniejsza obciążenie organizmu w tych warunkach (mniejszy wzrost częstości skurczów serca, mniejszy wzrost temperatury wewnętrznej ciała). Istotne jest, że w miarę postępu aklimatyzacji do gorąca, pocenie rozpoczyna się już przy niższej temperaturze skóry oraz pot zawiera mniej chlorku sodu.

Rys. Granice sprawności termoregulacji

Aklimatyzacja do zimna może być ogólna i miejscowa (części ciała narażonych na zimno: ręce, twarz). Aklimatyzacja ogólna do zimna polega na wzroście poziomu podstawowej przemiany materii oraz zwiększeniu ilości wytwarzanego ciepła w odpowiedzi na niską temperaturę otoczenia. Aklimatyzacja lokalna do zimna polega na zwiększeniu skórnego przepływu krwi i podwyższeniu temperatury skóry w obszarach bezpośrednio narażonych na niską temperaturę.

Mechanizmy aklimatyzacji nie utrzymują się przez całe życie człowieka. Należy ją przeprowadzać po każdej większej przerwie w pracy wynikającej z urlopu wypoczynkowego lub zdrowotnego.

Praca w warunkach obciążenia cieplnego

W wyniku aktywacji gruczołów potowych organizm człowieka może tracić duże ilości płynów wraz z elektrolitami, co potęguje objawy ze strony układu krążenia (niskie ciśnienie tętnicze krwi, zapaść). Niezwykle istotne jest uzupełnianie płynów oraz elektrolitów podczas wykonywania pracy bądź podczas przebywania w warunkach obciążenia cieplnego. Najlepszym środkiem do uzupełniania płynów jest niegazowana woda mineralna. Płyny powinny być dostarczane bezpośrednio na stanowisko pracy i w ilościach dowolnych (nieograniczonych).

Podczas pracy fizycznej o dużej intensywności, wykonywanej nawet na mrozie, może również dojść do obciążenia cieplnego i w konsekwencji uruchomienia termoregulacyjnych mechanizmów utraty ciepła, czyli rozszerzenia naczyń krwionośnych oraz aktywacji gruczołów potowych. To stwarza możliwość nadmiernego ochłodzenia organizmu, zwłaszcza po zaprzestaniu wysiłku. Z tego powodu bardzo istotne jest zapewnienie odpowiedniego ubrania osobom wykonującym pracę w środowisku zimnym.

Mechanizmy termoregulacyjne organizmu w środowisku zimnym

Reakcje organizmu w środowisku zimnym zależą od mechanizmów termoregulacyjnych zapewniających zachowanie ciepła poprzez zmniejszenie jego utraty (skurcz naczyń skórnych) i zwiększenie jego produkcji ( drżenie mięśniowe, wzrost napięcia mięśni). Skurcz naczyń skórnych powoduje zmniejszenie przepływu krwi przez skórę i zmniejszenie gradientu temperatur skóry i otoczenia, co redukuje utratę ciepła poprzez promieniowanie i przewodnictwo.

Mechanizmy zwiększające produkcję ciepła w środowisku zimnym mają niewielkie znaczenie dla zachowania bilansu cieplnego organizmu, wpływają natomiast negatywnie na wykonanie wysiłku fizycznego.

Wzrost spoczynkowego napięcia mięśniowego oraz drżenie mięśniowe wyzwalane w celu produkcji ciepła wpływają na o sztywność mięśni, spadek ich wytrzymałości oraz pogorszenie zdolności manualnych. Reakcje te powodują spadek efektywności pracy.

Najważniejszym wymaganiem, pozwalającym określić stopień ochrony ubrania przed zimnem, jest dokładne zapoznanie się z właściwościami termicznymi wybranego ubrania czy odzieży.

Normy i zalecenia Unii Europejskiej wskazują, że na metkach odzieży należy podawać dokładną specyfikację: zdolność izolacyjną, przepuszczalność wyparowywania potu oraz przenikanie powietrza. Cechy te powinny być wyszczególnione na równi z rozmiarem oraz wskazówkami dotyczącymi prania.

Niezależnie od odzieży ochronnej zakład powinien zapewnić pracownikom zatrudnionym w niskich temperaturach przerwy, podczas których mogliby się oni zagrzać w pomieszczeniu zamkniętym. W pomieszczeniu powinny być do dyspozycji zatrudnionych również ciepłe napoje.

Przykłady stanowisk pracy w środowisku zimnym

Ekspozycja na niską temperaturę dotyczy pracowników:

- zatrudnionych do prac w chłodniach i tunelach zamrażalniczych,

- zatrudnionych np. przy sortowaniu mrożonych warzyw i owoców,

- pracujących na przestrzeni otwartej w okresie zimowym.

Obowiązki pracodawcy w przypadku narażenia na pracę w środowisku zimnym lub gorącym :

Par. 4.1. rozporządzenia Rady Ministrów z dnia 28 maja 1996r. w sprawie profilaktycznych posiłków i napojów (Dz. U. Nr 60, poz. 279):

Pracodawca zapewnia w warunkach gorącego mikroklimatu charakteryzującego się wartością wskaźnika obciążenia WBGT powyżej 25 ^O C (…) na stanowiskach pracy, na których temperatura spowodowana jest warunkami atmosferycznymi przekracza 28 st. C. Pracodawca zapewnia pracownikom napoje w ilości zaspakajającej potrzeby pracowników, odpowiednio zimne lub gorące w zależności od warunków wykonywania pracy, a w odpowiednich przypadkach napoje wzbogacone w sole mineralne i witaminy.

KOMFORT CIEPLNY

Za komfort cieplny uważa się takie warunki środowiska, które nie wywołują żadnych reakcji termoregulacyjnych, skórny przepływ jest umiarkowany, a średnia temperatura skóry wynosi 34 ^OC. Warunki takie odpowiadają strefie termoneutralnej. Strefa ta dla lekko ubranego człowieka, w spoczynku wynosi 25 - 26 ^OC i 50% wilgotności. Natomiast dla rozebranego człowieka temperatura strefy termoneutralnej jest wyższa i wynosi 28 ^OC. Wysiłek fizyczny obniża temperaturę komfortu cieplnego.

Na komfort cieplny wpływa wiele czynników takich jak:

- parametry otaczającego powietrza (temperatura, wilgotność względna, prędkość ruchu powietrza, ciśnienie atmosferyczne)

- aktywność fizyczna i metabolizm

- parametry odzieży.

Zakres temperatur komfortu cieplnego jest zróżnicowany i zależy głównie od: cech osobniczych, pory roku, rodzaju wykonywanej pracy, rodzaju pomieszczeń, ubioru, itp.

PRZYKŁAD

W przypadku pracy biurowej (lekka praca w pozycji siedzącej) optymalna temperatura otoczenia wynosi wg różnych autorów:

- zimą 20,0 – 22,8 st. C / 18-22 st. C

- latem 23,9 – 26,7 st. C / 20 – 24 st. C

Zgodnie z rozp. MPiPS z dnia 26.09.1997r. w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy (Dz. U. z 2008r. Nr 108, poz. 690)

• par. 30 -w pomieszczeniach pracy, w których wykonywana jest lekka praca fizyczna i w pomieszczeniach biurowych temperatura nie może być niższa niż 18 st. C.

• Par. 31 – pomieszczenia i stanowiska pracy powinny być zabezpieczone przed niekontrolowaną emisją ciepła w drodze promieniowania, przewodzenia i konwencji oraz przed napływem zimnego powietrza z zewnątrz.

Ocena obciążenia termicznego

W celu prawidłowego i efektywnego dokonania oceny wielkości obciążenia termicznego (stresu) i na tej podstawie zaproponowania technicznych bądź organizacyjnych środków poprawy warunków pracy należy odpowiedzieć na podstawowe pytania

1.Czy warunki są do zaakceptowania z punktu widzenia dopuszczalnego obciążenia termicznego organizmu?

2.Jeżeli nie, to ile czasu można w takich warunkach pracować z punktu widzenia tolerancji organizmu, innymi słowy ile wynosi czas bezpiecznego narażenia?

3.Jak długie przerwy należy zastosować pomiędzy kolejnymi powtarzającymi się fazami obciążenia termicznego, inaczej mówiąc - ile czasu powinna trwać odnowa organizmu (restytucja)?

Strategia szacowania ryzyka

Rys. Strategia szacowania ryzyka

Działania w strategii szacowania ryzyka dotyczą:

1- identyfikacji problemu (odnoszą się do ogólnej oceny warunków termicznych (środowisko gorące, zimne) i badania charakteru oddziaływania tego środowiska - działanie o charakterze ogólnym na cały organizm bądź działanie lokalne)

2 - wybór metody (selekcja metod) w celu szacowania wielkości stresu cieplnego. Dostępne są metody o różnej dokładności i możliwościach – do oceny wielkości stresu gorącego i odmienne do oceny stresu zimnego (zróżnicowane dodatkowo w zależności od charakteru oddziaływania zimna na organizm - ogólne, lokalne).

3 - pomiary, które ogólnie dotyczą: środowiska, szybkości metabolicznej produkcji ciepła (wydatek energetyczny) i izolacji cieplnej odzieży ochronnej. Na tej podstawie można obliczyć podane w metodach wskaźniki obciążenia o charakterze skuteczności biologicznej bądź przeprowadzić analizę bilansu cieplnego i - przez porównanie z wartościami (wartościami dopuszczalnymi) -dokonać oceny obciążenia, ryzyka bądź stresu cieplnego.

4- pomiary w celu ochrony i prewencji.

Pomiary mikroklimatu

Pomiary mikroklimatu wykonują akredytowane laboratoria.

Częstotliwość badań i pomiarów oraz normatyw higieniczny dla mikroklimatu określa rozporządzenie

Ministra Zdrowia z dnia 2 lutego 2011r. w sprawie badań i pomiarów czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz. U. nr 33, poz. 166)

Identyfikacja problemu i selekcja metod

W skali środowisk termicznych tradycyjnie wyróżnia się środowisko umiarkowane zawierające niezmiernie wąską strefą odczuwaną przez organizm jako neutralna - termicznie nazywaną komfortem - oraz środowiska gorące i zimne, w których obciążenie termiczne może osiągać bądź przekraczać wartości tolerowane przez organizm jako bezpieczne. Identyfikacja problemu rozumiana jest tutaj jako określenie miejsca na tej skali, w celu wyboru i zastosowania do oceny stresu zimnego i gorącego (obciążenia termicznego) odpowiednich metod. Spotyka się próbę klasyfikacji środowisk termicznych na podstawie temperatury powietrza. W sposób arbitralny przyjmuje się wówczas jako środowiska umiarkowane termicznie takie, w których temperatura powietrza zawarta jest w granicach 10  30 ^oC i odpowiednio mikroklimat gorący przy temperaturze powietrza wyższej od 25  30 ^oC i zimny, gdy temperatura powietrza jest niższa od 10 ^oC. Wydaje się, że w technice bezpieczeństwa i higieny pracy, dla której człowiek jest podmiotem zainteresowania, podstawą klasyfikacji bardziej właściwą powinny być odczucia cieplne człowieka. Klasyfikację środowisk termicznych można oprzeć na psychofizjologicznej skali ocen (wg Ashrae):

• -3 zimno

•   -2 chłodno

•   -1 lekko chłodno

•   0 obojętnie

•  + 1 lekko ciepło

•  + 2 ciepło

•  + 3 gorąco

zwłaszcza, że ocena ta wypracowywana jest z uwzględnieniem wszystkich czynników ważnych dla wymiany ciepła pomiędzy organizmem i jego otoczeniem (środowisko, szybkość metabolicznej produkcji ciepła /wydatek energetyczny/, odzież), które decydują o odczuciach (wrażeniach) cieplnych człowieka. Tak zdefiniowane wrażenia cieplne w siedmiostopniowej skali odczuć subiektywnych można również przewidzieć obliczając wskaźnik PMV (przewidywana średnia ocena) dla dowolnych kombinacji wydatku energetycznego, wartości izolacji cieplnej odzieży oraz parametrów środowiska. Sposób jego obliczania i wykorzystanie do zdefiniowania strefy komfortu cieplnego nie jest jednakże celem niniejszego opracowania. Tutaj zasygnalizowano jedynie jego powszechne zastosowanie do oceny komfortu cieplnego oraz wskazano dodatkowe wykorzystanie w klasyfikacji środowisk termicznych.

Przyjęcie powyższych arbitralnych ustaleń w celu zdefiniowania strefy komfortu cieplnego (-0,5 < PMV < +0,5) oraz środowisk gorących (PMV  +2) i środowisk zimnych (PMV  -2) oznacza równocześnie, że w dużej grupie ludzi liczba osób, które będą uważały, że spełnione są warunki komfortu cieplnego osiągnie 90%, podczas gdy dyskomfort gorący bądź zimny będzie stwierdzało ponad 80% badanych.

Do scharakteryzowania wielkości stresu cieplnego w środowiskach gorących i zimnych zaproponowano wykorzystanie następujących normatywów higienicznych:

• PN-85\N-08011 Ergonomia. Środowiska gorące. Wyznaczanie obciążeń termicznych działających na człowieka w środowisku pracy, oparte na wskaźniku WBGT

• PN-88\N-08008 Ergonomia. Środowiska gorące. Analityczne określanie i interpretacja stresu cieplnego oparte na podstawie obliczenia wymaganej ilości potu

• PN-87\N-08009 Ergonomia. Środowiska zimne. Metoda oceny ujemnego obciążenia termicznego, oparta na wskaźnikach WCI i IREQ.

Ograniczanie ryzyka termicznego

Jeżeli obciążenie cieplne pracownika przekroczy dopuszczalne wartości według obowiązujących normatywów higienicznych, należy podjąć niezwłocznie odpowiednie działania techniczne i organizacyjne w celu zmniejszenia obciążenia do poziomu akceptowanego.

Eliminacja narażenia:

• instalowanie wyposażenia o wysokiej temperaturze na zewnątrz budynków lub w pomieszczeniach, gdzie nie przebywają ludzie

• zastępowanie urządzeń będących źródłem ciepła innymi wydzielającymi mniej energii (np. palnik zastępuje się techniką grzania indukcyjnego)

pełna automatyzacja stanowiska pracy

Poziom aktywności i reżim czasu pracy oraz odpoczynku:

• częściowa aklimatyzacja stanowisk pracy

• koncepcja ergonomiczna stanowisk pracy

zmniejszanie czasu narażenia na działanie ciepła:

tworzenie brygad, zmianowość zwłaszcza w okresie upałów

zwiększenie czasu odpoczynku w kabinie klimatyzowanej.

W przypadku:

a) wymiany ciepła na drodze parowania potu (np. stosowanie odzieży ochronnej wentylowanej i schładzanej w krańcowych warunkach),

b) wymiany ciepła na drodze konwekcji (np. izolacja maszyn i urządzeń wydzielających ciepło usprawnienie wentylacji, stosowanie odzieży ochronnej wentylowanej i schładzanej w warunkach krańcowych ) ,

c) wymiany ciepła przez promieniowanie (np. zmniejszenie widzialnych powierzchni gorących: rozmieszczenie maszyn w odstępach, przegradzanie, izolowanie maszyn i urządzeń wydzielających ciepło, itp. ).

Środowisko zimne

Pracownicy zatrudnieni w zimnym mikroklimacie powinni stosować odpowiednią odzież ciepłochronną, aby wewnętrzna temperatura ciała nie ulegała obniżeniu poniżej 36 °C. Jeśli temperatura wewnętrzna ciała obniży się do 35 °C następuje obniżenie zdolności do pracy, upośledzenie sprawności psychofizycznej i nasilenie drżenia mięśniowego (dreszcze). Wówczas pracownik powinien natychmiast przerwać pracę w zimnym środowisku. W temperaturze powietrza poniżej 4 °C pracownicy powinni stosować odpowiednią odzież ciepłochronną.

W temperaturze powietrza poniżej -1 °C pracownicy powinni:

• używać rękawic w celu ochrony rąk przed odmrożeniem i zachowania ich sprawności czynnościowej,

• metalowe uchwyty narzędzi i urządzenia sterownicze powinny być pokryte materiałem termoizolacyjnym,

• maszyny i urządzenia powinny być tak zaprojektowane, aby ich obsługa mogła się odbywać bez zdejmowania rękawic,

• Siedziska metalowe powinny być pokryte materiałem termoizolacyjnym

• pracownicy, którzy mają kontakt z łatwo parującymi płynami (benzyna, płyny czyszczące i inne) w temperaturze poniżej 4 °C powinni unikać zawilgocenia rękawic i odzieży, aby nie spowodować dodatkowego chłodzenia przez ich parowanie.

Jeśli praca wykonywana jest w sposób ciągły w temperaturze –7 °C lub niższej, należy pracownikom zapewnić ogrzane pomieszczenia w pobliżu miejsca pracy, z których powinni korzystać w regularnych odstępach czasu, a ich częstotliwość powinna być zależna od warunków zimnego środowiska.

Zasady organizacji pracy fizycznej w środowisku gorącymi zimnym

Podczas pracy w warunkach, które wywołują zaburzenia bilansu cieplnego, powinny być przestrzegane zasady zapewniające bezpieczeństwo pracowników, do których należą:

- właściwa kwalifikacja pracowników, zarówno pod względem stanu zdrowia jak i wieku,

- zaaklimatyzowanie pracownika do warunków, w jakich będzie pracował, zarówno dla środowiska gorącego jak i zimnego

- zabezpieczenie zarówno przed utratą ciepła w środowisku zimnym , jaki przed nadmiernym przegrzaniem w środowisku gorącym,

- uzupełnienie straconych z potem płynów i elektrolitów,

- ograniczenie czasu pracy, ekspozycji na warunki zaburzające bilans cieplny.

Zasady żywienia ludzi pracujących w mikroklimacie zimnym lub gorącym

Jadłospis powinien być dostosowany do:

Wieku

Płci aktywności fizycznej

Rodzaju wykonywanej pracy

Ogólnego stanu zdrowia

Trybu życia.

Dzienne zapotrzebowanie energetyczne jest to ilość energii, którą musi dostarczyć człowiek wraz z pożywieniem, niezbędną do przeprowadzenia podstawowych procesów przemiany materii oraz aktywności fizycznej.

Zapotrzebowanie na energię

Wg norm żywienia opracowanych przez Instytut Żywności i Żywienia:

- mężczyźni wykonujący pracę w trybie siedzącym powinni dostarczyć dzienne 2,6 tys. kcal, przy większej aktywności 3,2 tys. kcal, przy ciężkiej i bardzo ciężkiej pracy fizycznej nawet do 4,5 tys. kcal .

- kobiety wykonujące pracę w trybie siedzącym powinny dostarczyć dzienne 2,3 tys. kcal, przy większej aktywności 2,8 tys. kcal, przy ciężkiej pracy fizycznej nie powinno spaść poniżej 3,2 tys. kcal .

Pracując fizycznie zwłaszcza podczas upałów szybciej tracimy cenne pierwiastki, które są usuwane wraz z potem.

Niezbędne minerały możemy dostarczyć z pożywieniem, a także pijąc zdrową wodę (najlepsze są te, których stopień mineralizacji przekracza 1000 mg/l)

Prawidłowy jadłospis składa się:

z pięciu posiłków o odpowiedniej kaloryczności:

• I śniadanie powinno zawierać 20 % dziennego zapotrzebowania energetycznego

• II śniadanie 10 %

• Obiad 30 %

• Podwieczorek 15 %

• Kolacja 25 %

Dostosowanie jadłospisu do specyfiki zawodu ma ogromne znaczenia dla zdrowia i kondycji organizmu. Prawidłowe nawyki żywieniowe nie tylko zapobiegają wielu chorobom, ale wpływają także na jakość i efektywność pracy.

Podsumowanie

Organizm człowieka jest stałocieplny, to znaczy utrzymuje stałą temperaturę wewnętrzną ciała, niezależnie od zmian temperatury otoczenia. Możliwość utrzymywania stałej temperatury ciała zapewniają sprawne mechanizmy termoregulacyjne. Do głównych mechanizmów termoregulacji zaliczamy reakcje naczynioruchowe i aktywację gruczołów potowych.

Praca w warunkach, które wywołują zaburzenia bilansu cieplnego jest możliwa pod warunkiem przestrzegania wymienionych zasad:

1 -właściwa selekcja pracowników, zarówno pod względem stanu zdrowia jak i wieku

2 - zaaklimatyzowanie pracownika do warunków w jakich będzie pracował - zarówno do środowiska gorącego, jak i zimnego

3 - zabezpieczenie odpowiedniego ubrania chroniącego zarówno przed utratą ciepła w środowisku zimnym, jak i przed nadmiernym przegrzaniem w środowisku gorącym

4 - zapewnienie pracownikom wykonującym pracę w środowisku zimnym możliwości odpoczynku i ogrzania się w zamkniętym pomieszczeniu

5 - uzupełnianie utraconych z potem płynów i elektrolitów

6 - ograniczenie czasu pracy.