Терморегуляция организма и ее нарушения при работе

Терморегуляция организма – физиологический процесс поддержания температуры тела в определенных границах (36,1 – 37,2^оС), что необходимо для сохранения филогенетически установившейся последовательности, взаимосвязанности и скорости биологических процессов. Терморегуляция обеспечивается изменением двух составляющих теплообмен процессов – теплопродукции и теплоотдачи. Из двух способов поддержания теплового равновесия основное назначение имеет регуляция теплоотдачи, так как этот путь регуляции более изменчив и управляем в организме.

Теплопродукция. Тепло вырабатывается всем организмом, но в наибольшей степени – в поперечнополосатых мышцах и печени. При низких температурах (до 10–15^оС) теплообразование возрастает, при средних (от 15 до 25 – 27^оС) – сохраняется на одном уровне, а при более высоких сначала несколько снижается (при 25 – 35^оС), а затем возрастает (при 40^оС и выше). Эти данные показывают, что регуляция теплопродукции положительную роль играет главным образом при низких температурах воздуха, при высоких же возможность регуляции теплообмена за счет уменьшения продукции тепла ограничена. Теплопродукция возрастает при мышечной работе и тем больше, чем она тяжелее.

Теплоотдачаорганизма осуществляется излучением, конвекцией и испарением. В условиях покоя на долю излучения приходится около 45%, конвекции – 30% и испарения – 25% всего удаляемого организмом тепла. Излучением отдают тепло все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля (- 273^оС). Поверхность тела человека также является излучателем тепла, но она в свою очередь получает некоторое количество тепла от излучения окружающих предметов. Тепло отдается организмом тогда, когда температура стен, пола, потолка, а также поверхности оборудования и других материалов в помещении ниже температуры наружных слоев одежды (в среднем 27–28^оС) или открытой поверхности кожи. Если же температура окружающих человека поверхностей высока, то отдача тепла излучением прекращается и, наоборот, происходит восприятие тепла этим путем. Однако инфракрасная радиация от производственных источников не исключает полностью теплоотдачи излучением, так как она приходится не на всю поверхность тела. Отдача тепла излучением – физиологически наименее обременительный для организма путь.

Конвекция – передача тепла через воздушную среду. В пододежном пространстве в условиях неподвижного воздуха прилегающий к коже слой оздуха толщиной 4-8 мм нагревается путем проведения тепла. Нагрев более отдаленных слоев происходит вследствие конвекции, или движения воздуха, при котором происходит смывание теплых слоев боле холодными потоками. В случае пребывания в условиях подвижного воздуха толщина указанного пограничного слоя уменьшается до 1 мм и менее, а теплоотдача возрастает в несколько раз.

Отдача тепла конвекций увеличивается с ростом барометрического давления. Относительно небольшая отдача тепла проведением и конвекцией происходит также через поверхность дыхательных путей, если вдыхаемый воздух имеет более низкую, чем тело температуру. Отдача тепла конвекцией прекращается, если температура окружающего воздуха достигает температуры кожи. В случае, когда она повышается еще больше, происходит не отдача, а восприятие конвекционного тепла.

Испарение – основной путь отдачи тепла при повышенной температуре воздуха, в особенности когда температура воздуха и окружающих предметов близка к температуре кожи, что затрудняет или исключает отдачу тепла излучением или конвекцией. Отдача тепла излучением происходит потому, что при испарении 1 г воды теряется около 0,6 ккал тепла. Испарение влаги из организма происходит как с поверхности кожи, так и дыхательных путей.

В обычных условиях отдача тепла испарением происходит в результате так называемого неощутимого потения, которое имеет место на большей части поверхности тела в результате диффузии воды без активного участия потовых желез. Исключение составляют поверхность ладоней, подошв и подмышечных впадин, на долю которых приходится 10% поверхности тела, где происходит непрерывное потоотделение. В целом таким путем организм теряет в среднем в сутки около 0,6 л воды.

При пребывании в условиях высокой температуры воздуха и выполнении физической работы наблюдается активное потоотделение, обусловленное усиленной транссудацией жидкости через стенки артериальных сосудов, оплетающих потовую железу, и нервной регуляцией. Количество теряемой организмом жидкости в смену может достигать 10 – 12 л. при интенсивном потоотделении, если пот не успевает испариться, наблюдается его выделение в виде капель. При этом влажный слой на коже не только не способствует отдаче тепла, а, наоборот, задерживает его, создавая условия для перегревания организма. В этом случае потоотделение ведет лишь к потере воды и солей, но не выполняет основной физиологической функции усиления теплоотдачи.

На степень испарения пота большое влияние оказывает движение воздуха, в особенности при низких и высоких температурах. Интенсивность потоотделения зависит от индивидуальных особенностей организма и степени акклиматизации его к данным метеорологическим условиям.

Заметное количество влаги испаряется организмом через дыхательные пути – около 300 – 350 г в сутки, что составляет примерно ¹/₃ общих потерь влаги и приводит к отдаче 10 – 20% общего количества теряемого тепла. Испарение через дыхательные пути возрастает с увеличением легочной вентиляции, а также понижением температуры воздуха.

5.3. Влияние производственных метеорологических условий на
состояние организма

Значительная выраженность отдельных факторов микроклимата на производстве и тем более в определенных сочетаниях может быть причиной ряда физиологических сдвигов в организме работающих, а иногда патологических состояний и профессиональных заболеваний.

Физиологические сдвиги при действии высокой температуры воздуха наблюдаются во многих системах организма. Окислительные процессы при повышенных температурах несколько снижаются, но в дальнейшем могут возрастать. При высоких температурах, когда теплоотдача затруднена, дыхание может учащаться и становиться поверхностным. Легочная вентиляция вначале несколько возрастает, а в последующем остается без изменений или уменьшается, что соответствует снижению потребления кислорода.

Температура кожи лба обычно колеблется в пределах 30,5 – 32^оС. Даже при высоких температурах воздуха температура кожи редко превышает 36 – 37^оС, поскольку, когда она достигает 34 – 35^оС, возникает сильное потоотделение, ограничивающее дальнейший рост температуры кожи. Тяжелая физиологическая работа ведет к повышению температуры кожи всех участков тела, за исключением конечностей.

Температура тела – важнейший показатель теплообмена организма. Она зависит от скорости потери тепла, изменяющейся в зависимости от температуры и влажности воздуха, его подвижности, наличия излучений, одежды. Выполнение работы средней тяжести и тяжелой сопровождается повышением температуры тела на 0,3-0,5^оС. Особого внимания заслуживает повышение температуры тела на 1^оС и более, в особенности если оно сопровождается признаками ухудшения самочувствия и нарушения компенсаторных функций организма (вялость, раздражительность, учащение дыхания и пульса).

Водно-солевой и витаминный обмен значительно изменяется при работе в условиях высокой температуры воздуха. Усиленное потоотделение ведет к потере жидкости, солей и водорастворимых витаминов. Частично потери жидкости восполняются усиленным питьем, но при этом масса тела рабочих к концу смены может уменьшаться на 3 – 4 кг и более. В 1 л пота содержится 2,5 – 5,6 г хлорида натрия (NaCl). При тяжелой работе в условиях высокой температуры воздуха может выделиться до 10 – 12 л пота, а с ним до 30 – 40 г NaCl. Всего в организме около 140г NaCl. Потеря 28 – 30 г его ведет к прекращению желудочной секреции, а больших количеств – к мышечным спазмам и судорогам. Потери водорастворимых витаминов (С, В₁, В₂) при сильном потоотделении достигает 15-25% потребной суточной дозы.

Сердечно-сосудистая система при действии высоких температур испытывает большое напряжение; изменяется и состав крови. Это связано с нарушением водного обмена, сгущением и перераспределением крови (усиливается кровоснабжение кожи и подкожной клетчатки), влиянием повышенной температуры на сердечную мышцу и тонус сосудов. Пульс учащается, особенно при явлениях напряжения терморегуляции в условиях выполнения работ средней и большой тяжести. При одной и той же физической нагрузке частота пульса тем больше, чем выше температура воздуха в цехе.

Артериальное давление как систолическое, так в большей степени и диастолическое, при действии высоких температур и тепловой радиации снижается, что является приспособительной реакцией: понижение тонуса периферических сосудов и расширение их русла создают условия для доставки крови к периферии и роста теплоотдачи. В крови наблюдаются изменения, связанные с интенсивным потоотделением: повышение вязкости, содержания гемоглобина и эритроцитов.

Работа в условиях высокой температуры оказывает влияние на функциональное состояние ряда других органов и систем. Отрицательное влияние на центральную нервную систему проявляется в ослаблении внимания, замедлении реакций, ухудшении координации движений, что может быть причиной снижения производительности труда и роста травматизма. Имеются наблюдения, показывающие, что производительность труда шахтеров при высокой температуре воздуха в течение нескольких часов может снизиться до ¹/₅ производительности, наблюдаемой в комфортных условиях.

Патологические состоянияпри действии высоких температур и инфракрасной радиации могут проявиться в виде ряда заболеваний. Опасность их возникновения становится реальной, когда потери пота приближаются к 5 л в смену.

Перегревание (тепловая гипертермия) возникает при избыточном накоплении тепла в организме; основным признаком этого является повышение температуры тела до 38^оС и более. При этом наблюдаются гиперемия лица, обильное потоотделение, слабость, головная боль, головокружение, искажение цветового восприятия предметов (окраска в красный, зеленый цвета), тошнота, рвота. Дыхание и пульс учащаются, артериальное давление вначале возрастает, затем понижается. В крови увеличивается содержание молочной кислоты и остаточного азота. В тяжелых случаях гипертермия протекает в форме теплового удара, когда температура тела быстро повышается до 40^оС и выше, наблюдаются бледность, синюшность, часиый малый пульс, падение артериального давления, потеря сознания. Дыхание становится поверхностным, частым (до 50-60 в минуту), временами появляются судороги. При оказании первой помощи необходимо принять быстрые меры к охлаждению организма, чему способствуют покой, свежий воздух в помещении, прохладные душ, ванна.

Судорожная болезнь является следствием нарушения водно-солевого баланса в результате профузного потоотделения при действии высокой температуры воздуха. Признаки заболевания нарастают медленно, температура тела не изменена или слегка повышена. Отмечаются слабость, головная боль; выделение пота отсутствует. Ведущий симптом – резкие болезненные тонические судороги, преимущественно в конечностях. В крови на фоне явлений сгущения (повышенное содержание гемоглобина, эритроцитов, белков плазмы) значительно понижено содержание хлоридов. При оказании первой помощи необходимо внутривенное или подкожное введение физиологического раствора NaCl, лучше в сочетании с глюкозой.

Солнечный удар возникает при интенсивном прямом облучении головы, чаще при работах на открытом воздухе гораздо реже – в помещении. Причина такого состояния – отек оболочек и ткани мозга, гемостаз и геморрагии, т.е. развитие явлений менингита и энцефалита. Температура тела нормальная млм слегка повышена. Симптомами солнечного удара являются головная боль, головокружение, беспокойство, шум в ушах, расстройство зрения, тошнота, рвота. В тяжелых случаях могут быть выраженные нервные расстройства: помрачение сознания, судороги, припадки, галлюцинации и др. пульс слабый, учащенный, дыхание также частое и затрудненное. При оказании первой помощи большое значение имеют водные процедуры: прохладный душ и ванна (при отсутствии их – обертывание в мокрую простыню на 10-15 минут), покой в прохладном помещении, обильное питье.

Профессиональная катаракта, или "катаракта стеклодувов", может развиться при длительном воздействии теплового излучения. Иногда выраженная катаракта отсутствует, но обнаруживаются мелкие помутнения хрусталика в виде точек или более крупные в виде полос. Причина профессиональной катаракты – тепловой эффект, причем коротковолновые инфракрасные лучи с длиной волны около 1 мкм более глубоко проникают в глазные среды и сильнее прогревают содержимое передней камеры глаза.

Охлаждение и переохлаждение на производстве возникают в результате действия на организм низких и пониженных температур воздуха, иногда в сочетании с высокой влажностью и большим движением воздуха. В организме имеются механизмы приспособления (адаптации) к действию охлаждающих факторов. В зависимости от степени выраженности их, а также индивидуальных свойств организма, теплозащитных качеств одежды, тяжести работы усиливается теплопродукция и уменьшается (путем сужения сосудов) отдача тепла.

Повышенная влажность при низких температурах, увеличивая теплопроводность воздуха, усиливают его охлаждающие свойства. Подвижность воздуха, имеющего низкую или пониженную температуру, также усиливает отдачу тепла конвекционным путем, способствуя охлаждению и переохлаждению организма.

Местное и общее охлаждение организма является причиной ряда заболеваний: озноблений и отморожений, миозитов, невритов, радикулитов и др. переохлаждение организма ведет к простудным заболеваниям – ангине, катару верхних дыхательных путей, пневмонии. При этом снижается и общая иммунобиологическая сопротивляемость организма.