Естественная система защиты человека от опасностей

ЛЕКЦИЯ Естественная система защиты человека от опасностей 2.1. Анатомо-физиологическая характеристика человека В процессе эволюции у человека выработалась надежная и совершенная естественная система защиты от опасного влияния на него различных факторов внешней среды. Она своевременно предупреждает его о наличии опасностей, предотвращает или уменьшает их воздействие, защищает организм от проникновения в него посторонних веществ, вредных микробов. При определенных условиях эта система оказывается вполне достаточной, чтобы защитить работающего от опасных и вредных факторов производства, если их уровни незначительны. Однако естественная система защиты у разных людей развита неодинаково. Эффективность естественной системы защиты с позиций обеспечения безопасности жизнедеятельности определяют собственно тела человека, его анализаторы и механизмы защиты человеческого организма от опасностей. Тело человека характеризуется формой и размерами. Эти характеристики называют антропометрическими. К ним относятся размеры тела и его отдельных частей в положении стоя и сидя, сила костно-мышечной системы, углы вращения в суставах, изменение размеров при перемещении частей тела в пространстве. С учетом этих показателей конструируют ограждения, определяют безопасные расстояния и зазоры, размеры проходов, лазов, люков, а также эргономические требования к рычагам управления, оборудованию, кабинам водителей, рабочему месту при выполнении работ сидя и стоя. В теле человека различают клетки и объединения клеток - ткани (эпителиальные, соединительные, мышечные, нервные). Ткани образуют органы (дыхания, пищеварения, зрения, кожа и др.), а группы органов, выполняющих сходные функции, составляют системы органов (опорно-двигательную, сердечно-сосудистую, нервную и др.). Органы дыхания (легкие, дыхательные пути) человека служат для процесса газообмена. В результате кровь обогащается кислородом, а наружу выделяется углекислый газ. Если вдыхаемый воздух содержит 21 % кислорода, то выдыхаемый – 16 %. В сутки в кровь поступает до 500 л кислорода и выделяется до 400 л углекислого газа. Кровообращение - непременное условие жизнедеятельности организма. При остановке кровообращения смерть наступает через несколько минут, так как головной мозг весьма чувствителен к недостатку крови, а точнее - недостатку кислорода. В организме человека находится около 5 л крови. Потеря примерно половины ее приводит к смерти. Однако свойство крови свертываться в области ран препятствует ее потере при ранениях. Костно-мышечная система характеризуется прочностью костей к воздействию внешних сил и мышечной силой. Сила мышц различна и зависит от пола, состояния организма, характера выполняемых работ. Органы зрения и слуха наиболее активно участвуют в обеспечении жизнедеятельности Нервная система управляет всеми физиологическими функциями организма и связывает его с внешней средой. Она составляет основу естественной защиты человека. Нервная система подразделяется на центральную и периферическую. ЦНС образована головным и спинным мозгом и представляет собой многомиллиардное скопление нервных клеток. Периферическую нервную систему образуют исходящие от головного и спинного мозга особые - периферические - нервы и нервные узлы, которые густой сетью пронизывают все органы. С нервными волокнами связаны анализаторы - особые чувствительные аппараты, которые воспринимают сигналы, поступающие из внешнего мира и из внутренней среды организма. Деятельность внутренних органов (мышц, желез), кровеносных и лимфатических сосудов регулируется особой, так называемой вегетативной нервной системой, которая, в свою очередь, подчиняется ЦНС. Деятельность ВНС в основном носит автоматический, непроизвольный характер. В основе деятельности ЦНС лежит рефлекс. Рефлексом называется ответная реакция организма на раздражение, поступившее из внешней или внутренней среды; она осуществляется через ЦНС и контролируется ею. Примеры таких реакций: прикоснувшись к горячему предмету, человек машинально отдергивает руку; сильный свет автоматически вызывает сужение зрачка глаза; от внезапного резкого звука человек вздрагивает. Таким образом, нервная система подготавливает и дает ответ организма на запросы-раздражители. Это один из основных принципов работы нервной системы, именуемый обратной связью. Другими словами, нервная система обеспечивает реакцию организма на раздражители, приводит его в равновесие с окружающей средой. Эту деятельность нервной системы называют рефлекторной. Структурную основу всех рефлексов составляет так называемая рефлекторная дуга. Благодаря рефлекторной деятельности нервной системы организм человека оказывается защищенным от опасностей. В многообразной рефлекторной деятельности мозга различают безусловные и условные рефлексы. Безусловными называют рефлексы, протекающие без каких-либо предварительно создаваемых условий. Они являются врожденными и наследуемыми. С их помощью непроизвольно возникает реакция организма на воздействие предметов и явлений окружающей среды. Безусловные рефлексы связаны с определенными функциями организма. Например, они обслуживают такие инстинкты, как пищевой (едва появившийся на свет ребенок, почувствовав голод, уже производит сосательные движения), оборонительный (человек, на которого замахнулись рукой, невольно делает оборонительное движение; оказавшись в непривычном, опасном состоянии, человек вздрагивает, стремится убежать от опасности), болевой, половой и многие другие. Учеными доказано, что за рефлексы, спасающие нас от опасности, отвечает особая система клеток, располагающихся по всему спинному и головному мозгу. Безусловные рефлексы побуждают вести поиск, бороться за существование. Но происходит это вслепую. Для успешной борьбы с опасностями нужен особый тип рефлекторной деятельности - условные рефлексы. В отличие от безусловных рефлексов условные рефлексы приобретаются в процессе индивидуального опыта каждого отдельного человека, они полностью зависят от специфических для каждого условий существования. Именно благодаря условным рефлексам организм способен быстро перестраивать свое поведение в связи с изменениями в окружающей среде. Условные рефлексы сложнее, чем безусловные, и формируются на базе безусловных рефлексов и опыта. К их числу относятся знания, умения и навыки, в том числе и трудовые. Приспособительное значение условных рефлексов огромно. Благодаря им человек может заблаговременно предпринять необходимые действия для своей защиты, ориентируясь на признаки возможной опасности, не видя самой опасности. Условные раздражители имеют сигнальный характер: они предупреждают о приближающейся опасности. Условные рефлексы неустойчивы и при длительном отсутствии вызвавших их раздражителей могут ослабнуть или исчезнуть совсем. Поэтому И.П.Павлов назвал условный рефлекс также временной, гибкой связью сигналов с ответной деятельностью организма. Именно этим обстоятельством объясняется ослабление трудовых навыков и выполнение неправильных действий, наблюдающееся у работников после длительного перерыва в работе, связанного с отпуском, болезнями и т.д. Условно-рефлекторную деятельность мозга И.П.Павлов назвал сигнальной деятельностью мозга, так как раздражители дают организму сигналы о том, что имеет для него значение в окружающем мире. В основе рефлекторной деятельности человека лежат взаимодействия двух сигнальных систем - первой и второй. Для первой сигнальной системы раздражителями являются световые, звуковые и другие внешние сигналы. Такая система имеется у человека и животных. В отличие от животных, у человека развилась вторая сигнальная система в виде слов, т.е. система, для которой раздражителем является слово, речь. Она служит средством обмена мыслями между людьми. В обеспечении безопасности, в защите людей от опасностей вторая сигнальная система играет исключительно большую роль. 2.2. Анализаторы человека Анализаторы - сложные анатомо-физиологические системы, обеспечивающие прием и анализ информации о состоянии внешней среды и внутренних систем организма. Информация, поступающая через анализаторы, называется сенсорной, а процесс ее приема и переработки - сенсорной деятельностью. Каждый анализатор состоит: из периферического воспринимающего прибора - рецептора; проводниковой части анализатора, передающей информацию, и высшего центра анализатора - группы нейронов в коре головного мозга. Рецептор воспринимает поступающий к нему сигнал из окружающей среды или организма, осуществляет его частичную переработку и преобразует в биоэлектрический сигнал - нервный импульс, который затем передается по афферентным (центростремительным) нервным путям в мозговой центр анализатора. Здесь происходит распознавание нервных импульсов и выработка приказов для исполнительных органов - мышц и желез, которые совершают действия, соответствующие сигналам. В зависимости от специфики принимаемых сигналов различают следующие анализаторы. Внешние: зрительный (рецептор - глаз); слуховой (рецептор - ухо); кожные: тактильный, болевой, температурный (отдельно на тепло и холод) (рецепторы кожи); обонятельный (рецептор в носовой полости); вкусовой (рецептор на поверхности языка, неба). Внутренние: кинестетический (рецепторы в мышцах и сухожилиях); вестибулярный (рецептор в полости уха); специальные, расположенные во внутренних органах и полостях тела. Внешние рецепторы в обычной речи называют органами чувств. Основной характеристикой любого анализатора является его чувствительность, т.е. способность живого организма воспринимать действие раздражителей (сигналов). Различают абсолютные (нижний и верхний) и дифференциальный пороги чувствительности (ощущения). Нижний абсолютный порог чувствительности - это минимальное значение раздражителя, при котором у человека возникает едва заметное ощущение. Верхний абсолютный порог чувствительности - максимальное значение раздражителя, которое вызывает у человека болевое ощущение (боль, ослепление и другие неприятности). Интервал между нижним и верхним порогами называют шкалой (диапазоном) чувствительности анализатора. Чувствительность для каждого человека не является постоянной; границы ее подвижны. Знание чувствительности, как и порогов, необходимо для психологического отбора по специальности. Чувствительность можно совершенствовать. Она может развиваться под влиянием деятельности. Например, профессионалы, занимающиеся окраской тканей, различают до 60 оттенков черного цвета. 2.2.1. Зрительный анализатор Зрение - важнейшее чувство человека. Оно позволяет воспринимать форму, цвет, яркость, расположение в пространстве и движение предметов, а также их опасность. Установлено, что около 80-90 % всей информации человек получает через зрительный анализатор. Раздражителем зрительного анализатора является видимый свет - электромагнитные излучения, а рецептором - глаз. Энергетическая характеристика зрительного анализатора включает в себя освещенность, яркость, контрастность, цветоощущение, видность. Освещенность E - это отношение светового потока F к площади S освещаемой поверхности: E = F/S. Единица освещенности - люкс (лк). Недостаток освещенности вызывает излишнее напряжение глаз при выполнении работ, а это приводит к быстрому развитию утомления и появлению близорукости. Установлены гигиенические нормы освещенности. Глаз непосредственно реагирует на яркость воспринимаемого предмета. Яркость B зависит от силы света J, излучаемого поверхностью определенной площади F, и угла , под которым рассматривается эта поверхность: B = J/Scos. Единица яркости - кандела на 1 кв.м (Кд/м2). Диапазон чувствительности зрительного анализатора по яркости очень велик: он простирается от 310-6 до 2,25105 Кд/м2. Наилучшими условиями для работы считается яркость от нескольких десятков до нескольких сотен Кд/м2. Гигиенически приемлемая яркость света - до 5000 Кд/м2. При очень большой яркости появляется эффект ослепления. Видимость предметов определяется не только яркостью, но также контрастом их по отношению к фону. Различают два вида контраста: прямой (предмет темнее фона) и обратный (предмет ярче фона). Работа при прямом контрасте более благоприятна, чем при обратном. В общем случае яркость предмета определяется двумя слагающими: яркостью излучения и яркостью отражения. Яркость излучения определяют мощность источника света и его светоотдача, а яркость отражения - уровень освещенности данной поверхности и ее отражающие свойства, задаваемые коэффициентом отражения. Коэффициент отражения показывает, какая часть падающего на поверхность светового потока отражается ею. Данный коэффициент зависит во многом от цвета поверхности. Если для поверхности белого цвета коэффициент отражения равен 0,9, черного - 0,07. Увеличение коэффициента не всегда облегчает работу глаз, создавая высокую яркость. Световая чувствительность глаз зависит также от адаптации зрительного анализатора к внешнему световому воздействию. Световая адаптация, т.е. привыкание глаза к большой освещенности, длится от 1-2 до 8-10 мин. Темновая адаптация (привыкание глаза к плохой освещенности) требует значительно большего времени: от 40 до 50 минут. Перевод взгляда от более освещенных к менее освещенным предметам и обратно приводит к быстрому утомлению органа зрения, что может не только снизить производительность труда, но и привести к травме. Чтобы исключить необходимость адаптации или уменьшить ее влияние, в производственных условиях должно применяться освещение, предусмотренное правилами безопасности, в частности, не разрешается использовать только одно местное освещение. Значительно обогащает познавательные возможности человека цветоощущение - способность различать цвета. Ощущаемые человеком цвета делят на ахроматические и хроматические. Ахроматические, или неокрашенные, цвета - черный, белый и промежуточный между ними серый. Хроматические или окрашенные, цвета включают 7 основных цветов спектра - красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый - и более сотни их оттенков. Цвет различно влияет на самочувствие и работоспособность человека. Он может способствовать улучшению настроения или, наоборот, ухудшать его. Например, зеленый цвет создает ровное, спокойное настроение, красный цвет возбуждает, вызывает чувство тревоги. Голубой цвет успокаивает, а темно-синий угнетает. Черный цвет сигнализирует об опасности, угнетает, затрудняет ориентировку в темноте. Восприятие цвета не у всех людей одинаково. Его обеспечивают находящиеся в сетчатке глаза светочувствительные клетки двух типов: колбочки (их в сетчатке около 7 млн) и палочки (около 130 млн), названные так за их внешнюю форму. При нарушении работы палочкового или колбового аппаратов зрительного анализатора возникают определенные дефекты в зрительном ощущении: цветовая слепота, дальтонизм, куриная слепота. У человека, страдающего цветовой слепотой, нарушается действие аппарата колбочек, в связи с чем наблюдается полная потеря восприятия хроматических цветов, когда все предметы воспринимаются как серые. Дальтонизм - частный случай цветовой слепоты, возникающий при ослаблении действия колбочкового аппарата, в результате чего человек плохо различает или совсем не различает хроматические цвета. Дальтоники обычно не различают красный и зеленый цвета, а иногда желтый и фиолетовый. Им эти цвета кажутся серыми. Дальтонизм передается по наследству от отца через дочь внуку. Дальтонизм является серьезным недостатком зрения, и его необходимо учитывать как противопоказание при выборе профессий водителя и оператора, которые связаны с различением (индикацией) цветов. “Куриная слепота” обусловливается нарушением работы палочкового аппарата и проявляется в том, что человек очень плохо или ничего не видит в сумерки и ночью, а днем его зрение относительно нормально. Куры и голуби палочек не имеют и потому в сумерки почти не видят. Цветовое зрение обладает способностью меняться под влиянием принимаемых лекарственных средств или других химических веществ. Например, при курении возникают дефекты в красно-зеленой зоне, особенно в красной могут быть постоянными. Кофеин, кофе, кока-кола ослабляют чувствительность к синему цвету, усиливают красный цвет. Лица с нарушениями цветового зрения не должны допускаться к управлению транспортными средствами, а также к другим видам работ, где неправильное восприятие цветовой сигнализации может нарушить производственный процесс или привести к аварийной ситуации. Пространственные характеристики зрительного анализатора включают в себя остроту зрения, поле зрения и объем зрительного восприятия. Остротой зрения называется способность глаза различать мелкие детали предметов. Острота зрения зависит от уровня освещенности (возрастает с увеличением освещенности), контрастности (снижается при уменьшении контраста), формы объекта, расстояния до рассматриваемого предмета и его положения относительно наблюдателя, возраста и других факторов. При зрении обоими глазами (бинокулярном) человек может правильно воспринимать предметы без поворота головы только в определенном поле. Бинокулярное поле зрения охватывает в горизонтальном направлении 120-160о, по вертикали вверх - 55-60о, вниз - 65-72о. При восприятии цвета размеры поля зрения сужаются. Зона оптимальной видимости ограничена полем: вверх - 25о, вниз - 35о, вправо и влево - по 32о. Восприятие объектов в двухмерном и трехмерном пространстве зависит не только от поля зрения, но и от так называемого глубинного зрения. Глубинное зрение связано с восприятием пространства. При глубинном зрении большое значение имеют форма и положение объектов в пространстве: лучше всего различаются предметы правильной формы (круглые, квадратные, треугольные и т.д.), а также простые по форме буквы и цифры. Около 3 % населения страны страдают полным отсутствием стереоскопического зрения ( объемный, пространственный). Такие люди не могут обслуживать краны, работать на лесах, буровых мачтах и т.п. Под объемом зрительного восприятия понимают число объектов, которые может охватить человек в течение одной зрительной фиксации, т.е. за время относительно неподвижного положения глаза, когда взор пристально устремлен на объект. Обнаружено, что при предъявлении не связанных между собой объектов объем восприятия составляет 4-8 элементов. К временным характеристикам зрительного анализатора, которые определяются временем, необходимым для возникновения зрительного ощущения относятся: латентный период зрительной реакции, длительность инерции ощущения, критическая частота мельканий, время адаптации, длительность информационного поиска. Латентным (скрытым) периодом называется промежуток времени от момента подачи сигнала до момента возникновения ощущения. Это время зависит от интенсивности сигнала, его значимости, сложности работы оператора, возраста и других индивидуальных особенностей человека. Ощущение, вызванное световым сигналом, сохраняется в глазу в течение некоторого времени (0,1-0,3 с), несмотря на исчезновение сигнала или изменение его характеристик. Благодаря такой инерции зрения мелькающий сигнал при определенной частоте начинает восприниматься как постоянно светящийся источник. Частота, при которой мелькания исчезают, называется критической частотой мельканий. Инерция зрения позволяет создавать движущиеся объекты из последовательно предъявляемых смещенных по отношению друг к другу неподвижных изображений. Это явление используется в кинематографии и телевидении. Для некоторых видов операторской деятельности процесс зрительного восприятия сводится к информационному поиску - нахождению на устройстве отображения информации (индикаторе) объекта с заданными признаками. Такими признаками может быть особая форма или цвет объекта, отклонения стрелки прибора за допустимое значение, проблесковое свечение и т.д. Основной информационной характеристикой зрительного анализатора является пропускная способность, т.е. количество информации, которое анализатор способен принять в единицу времени. Зрительная иллюзия, т.е. неправильное, искаженное восприятие предметов реальной действительности, приводит к неправильной оценке 2.2.2. СВЕТОВОЙ КЛИМАТ Свет в физическом отношении рассматривают как оптическое излучение, под которым понимают электромагнитное излучение с частотами от 31011 до 31017 Гц. В оптическом излучении выделяется диапазон воспринимаемого глазом видимого излучения с частотами от 3,941014 до 7,71014 Гц (с длинами волн от 400 до 760 нм). Оптическое излучение, создавая освещение, сильно влияет на организм человека. Рациональная организация освещения, обеспечивая видимость окружающей обстановки, оказывает благоприятное психофизиологическое воздействие, повышает работоспособность и активность человека, улучшает условия зрительной работы, снижает зрительное и общее утомление организма, улучшает самочувствие работающего. Это приводит к росту производительности труда (на 10-15 %) и улучшению качества продукции, а также к повышению безопасности работ и снижению травматизма. Ошибки в проектировании и устройстве осветительных установок и неправильная эксплуатация их в пожаро- и взрывоопасных цехах могут привести к пожарам, взрывам и несчастным случаям. Нерациональное освещение может явиться причиной профессиональных заболеваний глаз (рабочая миопия, спазм аккомодации и др.). При недостатке освещения в подземных выработках у шахтеров может возникнуть профессиональная глазная болезнь - нистагм (гр. nystaqma - сон, дремота). Признаки нистагма - непроизвольные судорожные движения глазного яблока, дрожание головы, ослабление зрения и резкое снижение видимости к заходу солнца. Больному нистагмом кажется прыгающим свет неподвижной лампы, что причиняет ощутимое беспокойство. Для характеристики освещения рабочих мест внутри и вне помещений используется ряд светотехнических величин; в их числе - сила света, световой поток, освещенность. Сила света I - одна из шести основных величин Международной системы СИ. Они характеризуют свечение источника видимого излучения в некотором направлении. Единица ее измерения в СИ - кандела (Кд). Световой поток F - произведение силы света I (Кд) на телесный угол  (в стерадианах - ср), в котором распространяется поток: F = I. Единица СИ светового потока - люмен (лм) = Кдср. Освещенность Е - отношение светового потока F к площади S освещаемой поверхности: Е = F/S. Единица СИ освещенности - люкс (лк) = лм/м2. Численное значение Е измеряется в широких пределах в зависимости от источника света, времени суток и года, состояния атмосферы, географической широты местности и т.д. и, например, составляет (в лк): в безлунную ночь - 0,00003, при свете полной луны - 0,2, при солнечном свете зимой - 10000 и летом - 100000. По источнику излучения светового потока различают естественное, совмещенное и искусственное освещение. Естественным освещением называют освещение помещений светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях. Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило, естественное освещение, наиболее благоприятное с физиологической точки зрения. Выделяют три вида естественного освещения помещений: боковое - через световые проемы в наружных стенах; верхнее - через фонари и световые проемы в покрытии, а также световые проемы в местах перепада высот здания; комбинированное - сочетание бокового и верхнего естественного освещения. Совмещенное освещение - освещение, при котором недостаточное по норме естественное освещение дополняется искусственным освещением (естественное и искусственное вместе). Искусственное освещение создается искусственными источниками света и предназначено для освещения рабочих поверхностей при недостаточности естественного освещения и в темное время суток. Искусственное освещение по назначению разделяют на рабочее, дежурное, аварийное, эвакуационное и охранное, а по конструктивному оформлению - на общее, местное и комбинированное. Для количественной оценки естественного освещения внутри здания служит коэффициент естественной освещенности (КЕО), показывающий, во сколько раз освещенность внутри помещения меньше освещенности снаружи; этот показатель выражают в процентах (или долях единицы). Значение КЕО лежит в пределах 0,1-10 %. Нормируемое значение КЕО при естественном и совмещенном освещении приводится в СНиП-П-4-79. Расчет естественного освещения предусматривает определение требуемой площади световых проемов, методика которого изложена в названном СНиПе. Нормируемой количественной характеристикой искусственного освещения служит освещенность, которая согласно СНиП-П-4-79 устанавливается в пределах от 5 до 5000 лк в зависимости от назначения помещения, условий и рода выполняемой людьми работы: 5 лк - освещенность на полу чердака; 5000 лк - освещенность для зрительной работы наивысшей точности, когда приходится различать объекты размером менее 0,15 мм при малом контрасте объекта с темным фоном в условиях комбинированного освещения. Нормы освещенности, установленные СНиП-П-4-79, имеют межотраслевой характер. На их основе и с учетом особенностей зрительной работы в различных производствах могут разрабатываться отраслевые нормы. Расчет искусственного освещения сводится к определению требуемого количества выбранных ламп. Существует несколько методов расчета искусственного освещения, которые излагаются в курсах электротехники или светотехники. Измерение (контроль) освещенности на рабочем месте осуществляют с помощью переносного прибора - люксметра. Источниками света при искусственном освещении служат лампы накаливания, галогенные и газоразрядные. В лампах накаливания свечение возникает в результате нагрева вольфрамовой нити до высоких температур. Такие лампы удобны в эксплуатации, просты в изготовлении, не требуют дополнительных устройств для включения в сеть, отличаются малым временем разгорания. Однако лампы накаливания имеют существенные недостатки: низкая световая отдача (7-20 лм/Вт); низкий КПД, равный 10-13 %; сравнительно малый срок службы (до 2500 ч). Спектр ламп отличается от спектра дневного света преобладанием желтых и красных лучей, что в какой-то степени искажает восприятие человеком цветов окружающих предметов, поэтому такие лампы не рекомендуется применять на работах, требующих различения цветов. Наиболее распространенными типами ламп накаливания являются вакуумные (маркируемое обозначение НВ), газонаполненные (НГ) (наполнитель смесь оргона и азота), биспиральные (НБ), биспиральные с криптонокиноновым наполнителем (НБК), зеркальные (З) и др. Галогенные лампы накаливания наряду с вольфрамовой нитью содержат в колбе поры того или иного галогена (например, йода), который повышает температуру накала нити и практически исключает испарение. Они имеют более продолжительный срок службы (до 3000 ч) и более высокую отдачу (до 30 лм/Вт). Газоразрядные лампы излучают свет в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, (например, паров ртути), а также за счет явления люминесценции. Для освещения помещений применяются газоразрядные лампы низкого (люминесцентные) и высокого давления. Люминесцентные лампы в зависимости от состава люминофора, обусловливающего их различную цветность, делят на несколько типов: ЛБ - лампы белого света; ЛД - лампы дневного света; ЛДЦ - лампы дневного света с улучшенной цветопередачей; ЛЕ - лампы естественного солнечного света; ЛТБ - лампы тепло-белого света; ЛХБ - лампы холодно-белого света; ЛХЕ - лампы холодно-естественного света. Газоразрядные лампы высокого давления бывают дуговые ртутные люминесцентные (ДРЛ), дуговые ртутные с йодидами металлов (ДРИ), дуговые ксеноновые трубчатые (ДКсТ), дуговые натриевые трубчатые (ДНаТ). Преимуществами газоразрядных ламп перед лампами накаливания являются высокая световая отдача - 40-110 лм/Вт (люминесцентные до 75, ртутные до 60, металло-галогенные до 100, ксеноновые до 40, натриевые до 110 лм/Вт), большой срок службы (до 8000-12000 ч) и возможность получения светового потока практически с любым спектром. К недостаткам относятся: пульсация светового потока, слепящее действие, шум дросселей, возникновение стробоскопического эффекта (“рябит в глазах” и создается иллюзия движения (вращения) в обратную сторону либо полного отсутствия движения), длительный период разгорания (в некоторых случаях до 10-15 мин), сложность схемы включения, зависимость от температуры внешней среды. В СНиП П-4-79 газоразрядные лампы приняты в качестве основного источника света. Лампы накаливания используются только в случае невозможности или технико-экономической нецелесообразности применения газоразрядных источников света. Источник искусственного света вместе с осветительной арматурой называют осветительным прибором. Он обеспечивает требуемое направление светового потока на рабочие поверхности, защищает глаза от слепящего действия ламп, предохраняет лампы от загрязнения и механических повреждений, а также изолирует их от неблагоприятной внешней среды. Осветительный прибор ближнего действия называется светильником, дальнего действия - прожектором. Светильники классифицируют по различным признакам: а) по назначению - на приборы общего и местного освещения; б) по распределению светового потока в пространстве - на приборы прямого, преимущественно прямого, рассеянного, преимущественно отраженного и отраженного света; в) по конструктивному исполнению - на открытые, защитные, закрытые, пыленепроницаемые, влагозащитные, взрывозащищенные и взрывобезопасные. Эффективность светильников значительно снижается в процессе эксплуатации вследствие загрязнений, старения ламп, падения напряжения. Поэтому светильники необходимо систематически (1 раз в месяц, в 2 месяца или в квартал) очищать от пыли, копоти, грязи. Нужно своевременно заменять перегоревшие лампы. Прожектор - световой прибор, концентрирующий с помощью оптической системы световой поток лампы в ограниченном телесном угле. По назначению различают прожекторы дальнего света, заливающего света и сигнальные. Для защиты глаз от слепящей яркости видимого излучения применяют очки. На крупных предприятиях должно выделяться специальное лицо (инженер или техник), ведающий эксплуатацией освещения. размера равновеликих, но разноцветных предметов, искаженному восприятию геометрических фигур. Они могут использоваться: для маскировки, при всякого рода прямых наблюдениях и оценках; в практике внешнего оформления изделий; в изобразительном искусстве и архитектуре. 2.3. СЛУХОВОЙ АНАЛИЗАТОР Слух - это второе по важности чувство человека. Он информирует человека о том, что происходит в окружающем мире, в том числе предупреждает его о грозящей опасности. Слух позволяет воспринимать устную речь, без которой невозможно общение между людьми. Слух играет большую роль в развитии у человека чувства прекрасного; когда человек слушает хорошую музыку, художественное чтение, пение птиц. Хороший слух необходим для представителей ряда профессий: музыкантов, акустиков, горняков, занятых на подземных работах, и др. При потере слуха люди теряют и способность говорить, их мир значительно обедняется. Орган слуха воспринимает действующие на него звуковые колебания воздуха. Звук - колебательные движения частиц упругой среды (газообразной, жидкой или твердой), распространяющиеся в ней в виде волн; в узком смысле - это явление, субъективно воспринимаемое человеком (или животным) при помощи специального органа чувств - органа слуха. Основными физическими характеристиками звука являются частота и амплитуда колебаний. По частоте колебательных движений различают: инфразвуки - звуки с частотой ниже 16 Гц; слышимые звуки - с частотой от 16 до 20000 Гц; ультразвуки - с частотой от 2104 до 109 Гц; гиперзвуки - с частотой от 109 до 1012 Гц. Звуки с частотой до 16 Гц и свыше 20000 Гц человек не слышит. Амплитуда колебательных движений определяет интенсивность звука и зависящее от нее звуковое давление. Интенсивностью звука (силой звука) I называется отношение падающей на поверхность звуковой мощности Ф к площади этой поверхности S: I = Ф/S. Она измеряется в Вт/м2. Наименьшая интенсивность звука, при которой человек начинает его воспринимать органом слуха, называется порогом слышимости (ПС), а наибольшая интенсивность звука, при которой начинает ощущаться боль в ушах, называется порогом болевого ощущения (ПБО). Величина порогов зависит от частоты колебаний. ПБО превышает ПС в 1014 раз. Для оценки интенсивности звука удобнее использовать не абсолютное ее значение, а так называемый уровень интенсивности звука, который характеризуется логарифмической величиной, определяемой по формуле L = lg(J/Jo), где J - интенсивность данного звука; Jo - интенсивность звука, принятого за исходный (порог слышимости). Единица уровня интенсивности звука, вычисляемая по этой формуле, носит название бел (Б). На практике чаще применяется дольная единица - децибел (дБ) : 1 дБ = 0,1 Б. Уровень интенсивности звука в децибелах находится по формуле L = 10lg(J/Jo). Орган слуха воспринимает непосредственно не интенсивность звука, а звуковое давление. Звуковым давлением называется давление, избыточное по сравнению с давлением, которое существует в воздушной среде при отсутствии звука. Избыток или недостаток давления порождают происходящие в звуковой волне периодические изменения давления - сжатия и разрежения. Наряду с приведенными объективными (физическими) характеристиками звука - интенсивностью и частотой звука - используют субъективные (различаемые ухом) характеристики. Это громкость, высота и тембр звука. Громкость звука - величина, характеризующая субъективное впечатление от воздействия звукового колебания на орган слуха. Громкость звука зависит от интенсивности звука, частоты и формы колебаний. При неизменной частоте и форме колебаний громкость звука растет с увеличением звукового давления, т.е. чем больше интенсивность звука, тем он громче. Для оценки субъективного ощущения громкости звука введено понятие уровня громкости с единицей измерения, именуемой “фон”. 1 фон - громкость звука при частоте 1000 Гц и разности уровней интенсивности в 1 дБ. Для физиологической оценки звука используют так называемые кривые равной громкости, которые графически выражают зависимость уровня громкости звука от уровня интенсивности (уровня звукового давления) и частоты звука. Высота звука - качество звука, определяемое человеком субъективно и зависящее в основном от его частоты. С ростом частоты высота звука повышается, т.е. чем больше частота колебаний, тем более высокий звук (тон) слышит человек. Соотношение двух звуков по высоте называют частотным интервалом. Тембр - качество звука, которое позволяет различать звуки одной и той же высоты, исполненные различными голосами или различными инструментами. Одинаковые по высоте звуки могут звучать по-разному тогда, когда основной тон сопровождается дополнительными колебаниями - второстепенными тонами, которые всегда выше по частоте, чем частота, определяющая высоту звука. Прием и анализ поступающих к человеку звуков осуществляет слуховой анализатор - совокупность механических, рецепторных и нервных структур. У человека слуховой анализатор состоит из наружного (звукоулавливающий аппарат), среднего (звукопередающий аппарат) и внутреннего (звуковоспринимающий аппарат) уха, слухового нерва и центральных отделов в коре головного мозга. Слуховой аппарат человека обладает неодинаковой чувствительностью к звукам различной частоты и интенсивности. Ухо человека наиболее чувствительно к звукам с частотой от 1000 до 4000 Гц. Наибольшая острота слуха наблюдается в возрасте 15-20 лет. С возрастом слух ухудшается. Так, для восприятия речи в 30 лет необходима громкость звука в 40 дБ, а в 70 лет ее громкость должна быть не ниже 65 дБ. Оптимальный уровень громкости - 40-50 дБ. При уровне 120 дБ звук становится дискомфортным, при 130 дБ вызывает неприятные ощущения. Все звуки можно свести условно к трем видам: музыкальные, речевые, шум. Музыкальные звуки - это пение, свист, звон, звучание большинства музыкальных инструментов, звуки камертона. Музыкальными называют звуки, которые обладают определенной высотой, тембром и громкостью и входят в состав закономерно организованной ритмической музыкальной системы. Речь - важнейшее средство общения между людьми и орудие их мышления. Звуки речи - звуки, образуемые в целях языкового общения посредством произносительного аппарата человека. В звуках речи представлены как тоны, так и шумы. К тонам относятся гласные, к шумам - глухие согласные; звонкие согласные представляют собой сочетание тона и шума. Шум - бессистемное сочетание большого количества звуков, сливающихся в один нестройный голос. Это наблюдается на улице, аэродроме, в заводских цехах, у железнодорожных путей, у штормящего моря и т.д. Считается, что шум - категория звуков, которая в большинстве случаев мешает человеку, раздражает его. Сильный и продолжительный шум вызывает у людей потерю нервной энергии, наносит ущерб сердечно-сосудистой системе, снижает внимание, понижает слух и работоспособность, приводит к нервным расстройствам. Отрицательно влияет шум на умственную деятельность. Поэтому осуществляются специальные меры по борьбе с шумом. 2.4. ВЕСТИБУЛЯРНЫЙ АНАЛИЗАТОР Рецепторы вестибулярного анализатора сигнализируют о положении тела в пространстве, расположенного во внутреннем ухе. Вестибулярный анализатор состоит из полукружных каналов, которые расположены в трех взаимно перпендикулярных направлениях, и отолитового аппарата. Каналы и отолитовый аппарат заполнены жидкостью. Отолитовый аппарат воспринимает действие силы тяжести и инерции. Каналы реагируют на вращательное движение. Смещение жидкости в вестибулярном аппарате вызывает раздражение рецепторных клеток и соответствующий рефлекторный ответ мышц. Резкие и частые изменения положения тела относительно плоскости земли (качание на качелях, морская качка), вызывая возбуждение вестибулярного рецептора, приводят к головокружению - “морской болезни”. При значительном нарушении функционирования вестибулярного аппарата у человека, кроме головокружения, изменяется также пульс, появляются тошнота и рвота, теряется способность ориентироваться. Люди с нарушением вестибулярного аппарата, нырнув в воду, не могут определить положение тела и в связи с этим нередко гибнут. Они плохо чувствуют себя на высоте. Поэтому серьезные нарушения вестибулярного аппарата служат противопоказанием для целого ряда профессий, связанных с работой на высоте и на воде. 2.5. ОБОНЯТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗАТОР предназначен для восприятия человеком различных запахов (их диапазон охватывает до 400 наименований). Обонятельные рецепторы расположены в слизистой оболочке носа. Действие пахучих газообразных веществ раздражает обонятельные клетки. От рецепторов возбуждение проводится по обонятельному нерву в обонятельную зону коры больших полушарий головного мозга, где и происходит различение запахов. Обоняние - исключительно тонкое чувство человека, способное обнаружить присутствие веществ в таких количествах, какие не способны зарегистрировать химический и спектральный анализы. На сигналы обоняния о присутствии в воздухе вредных веществ организм отвечает рефлекторным замедлением дыхания и его кратковременной остановкой. Безвредные вещества такой реакции не вызывают. При длительном воздействии на органы обоняния одних и тех же веществ восприятие запахов ослабляется. Люди с нарушенным обонянием чаще подвергаются риску отравления. Запахи могут сигнализировать о нарушениях в технологических процессах и об опасностях. Запахи в горных выработках являются нередко сигналами нарушения хода производственного процесса, а также появления опасности, например подземного пожара, короткого замыкания в электросети и т.д. Для распознавания опасных газов, не имеющих запаха, к ним добавляют сильно пахнущие вещества – одоранты. Обонятельная чувствительность тесно связана с вкусовой, помогает распознавать качество пищи. У современного человека обонятельный анализатор развит хуже, чем у его отдаленных предков, поскольку у здорового человека ориентировочную функцию выполняет прежде всего зрение и слух. Но при поражении последних обоняние наряду с оставшимися неповрежденными анализаторами приобретает особо важное значение. Слепоглухие, например, пользуются обонянием, как зрячие пользуются зрением: определяют по запаху знакомые места и узнают знакомых людей. 2.6. ВКУСОВОЙ АНАЛИЗАТОР обеспечивает различение вкуса веществ, растворенных в слюне или воде, попавшей в полость рта. Вкусовые рецепторы - вкусовые сосочки, расположенные на поверхности языка, глотки, неба - различают ощущения сладкого, кислого, соленого и горького. Участки языка по-разному чувствительны к различным веществам: к сладкому наиболее чувствителен кончик языка, к кислому - края языка, к горькому - область корня языка. Во вкусовых рецепторах под влиянием химических раздражителей возникает возбуждение, которое по волокнам вкусового нерва проводится во вкусовую зону коры больших полушарий, расположенную рядом с обонятельной. Здесь происходит окончательное различение вкуса. Вкусовые ощущения повышают аппетит человека. Анализируя качество пищи, вкусовые ощущения выполняют и защитную функцию. Вкусовая чувствительность также относится к числу сигнализаторов опасности и позволяет своевременно выявить присутствие в воде и пище некоторых вредных веществ, кислого и соленого, горького и сладкого. 2.7. КОЖНЫЕ АНАЛИЗАТОРЫ Кожа - это сложный покровный орган, выполняющий множество защитно-оборонительных функций. Она защищает лежащие под ней ткани от механических повреждений, а кровь от проникновения в нее различных химических веществ, предотвращая отравление организма; препятствует потере воды организмом; выполняет роль регулятора температуры тела, охраняя организм от перегрева и переохлаждения. Роговой слой кожи и кислая среда на ее поверхности являются барьером на пути болезнетворных микробов. Если нарушить нормальные условия работы кожи, человек может погибнуть. В историю вошел случай с “золотым” мальчиком. Это произошло в Милане в конце 1499 года. Голого мальчика, который должен был изображать “золотой век”, с головы до ног покрыли золотой краской. Мальчик погиб через несколько дней. В то время трудно было объяснить причину смерти ребенка. Сейчас мы знаем, что причина кроется в нарушении работы кожи. Одна из опасностей, которым подвергается человек в наше время - электрический ток. Первым защитным барьером в момент прикосновения токоведущего проводника к телу служит кожа. Обладая огромным электрическим сопротивлением, достигающим иногда 100000 Ом, кожа в первый момент препятствует прохождению электрического тока через внутренние органы. Правда, под действием электрического тока сопротивление кожи быстро снижается. Но к этому времени включаются и другие виды защиты организма. Кожные анализаторы обеспечивают ощущения пяти видов: прикосновения или тактильные; боли; тепла; холода; вибрации. Для каждого из этих ощущений (кроме вибрации) в коже имеются специальные рецепторы, либо их роль выполняют свободные нервные окончания. Тактильный анализатор. Тактильная чувствительность (к прикосновению) проявляется при деформации кожи под воздействием внешнего давления. Ощущение возникает только в момент деформации, т.е. при движении раздражителя, а исчезает как только скорость движения падает до нуля. Наиболее развита тактильная чувствительность на ладони, на кончике пальцев, на губах. Тактильная чувствительность определяется плотностью рецепторов на участке кожной поверхности; например, число осязательных точек на 1 см2 равно: мякоть большого пальца - 120, а тыл кисти - 14. Временной порог - менее 0,1 с. Характерная особенность тактильного анализатора - быстрое развитие адаптации, т.е. исчезновение чувства прикосновения или давления. Время адаптации для различных участков тела колеблется от 2 до 20 с. Благодаря адаптации мы не чувствуем прикосновения одежды к телу. Тактильные ощущения, объединяясь с мышечно-суставной чувствительностью, образуют осязание. Благодаря осязанию рука может распознавать форму и пространственное расположение предметов, характер поверхности тел, их температуру, шероховатость, присутствие электрического заряда и т.д.). Способность распознавать предметы и их качество путем соприкосновения с ними позволяет человеку обнаружить потенциальную опасность, предотвратить многие повреждения тела. Стоит нам прикоснуться к очень острому или горячему предмету, как тотчас же мы рефлекторно отстраняемся от раздражителя. Болевая чувствительность. Боль - сигнал тревоги для организма, призыв к борьбе с опасностью. Специальными болевыми рецепторами являются свободные нервные окончания в эпителиальном слое кожи, которые подают сигнал в мозг при болевых воздействиях механических, химических и других раздражителей. В болевых ощущениях отражается интенсивность раздражителя, его качество (колющая, режущая, жгучая боль), место воздействия. Организм реагирует на раздражители рефлекторным движением. Под влиянием болевого сигнала перестраивается работа всех систем организма и повышается его реактивность. Таким образом, заставляя организм реагировать на опасность, боль выполняет полезную роль. Но в то же время боль может быть опасной, например, при болевом шоке. Между болевыми и тактильными рецепторами существуют противоречивые отношения. Наименьшая плотность болевых рецепторов приходится на те участки кожи, которые наиболее богаты тектильными рецепторами, и наоборот. Противоречие обусловлено различием функций рецепторов в жизни. Болевые ощущения вызывают оборонительные рефлексы (рефлекс удаления от раздражителя), а тактильная чувствительность тесно связана с ориентировочными рефлексами (рефлексом сближения с раздражителем). Температурная чувствительность. Температурные ощущения возникают от раздражения терморецепторов. Существуют отдельные рецепторы для ощущения холода и тепла. Распределение холодовых и тепловых рецепторов на коже неравномерно. Например, наиболее чувствительна к холоду кожа спины и шеи, а к горячему - кончики пальцев и языка. Различные участки кожного покрова имеют разные температуры. Средняя температура свободных от одежды участков кожи равна 30-32 оС. Температуры кожи ниже 0 оС и выше 51 оС вызывают ощущения боли. Передавая информацию об изменении температуры среды, терморецепторы играют важную роль в терморегуляции организма. Терморегуляция - это совокупность физиологических процессов, направленных на поддержание постоянной температуры тела с помощью процессов теплопродукции и теплоотдачи. Если организм не справляется с терморегуляцией, то возникает его перегрев. Перегревание сопровождается повышением температуры тела до 38 оС. В тяжелых случаях перегревание протекает в форме теплового удара; при этом температура тела повышается до 40 оС и пострадавший теряет сознание. Высокая температура воздуха усиливает и потоотделение, которое приводит к судорожной болезни вследствие нарушения водно-солевого баланса. В условиях воздействия пониженных температур возникают охлаждение организма и переохлаждение. Переохлаждение организма ведет к простудным заболеваниям - ангине, катару верхних дыхательных путей, пневмонии, снижению общей иммунологической сопротивляемости. Местное охлаждение является причиной озноба, обморожения и таких заболеваний, как неврит, радикулит, облитерирующий эндартериит и т.д. Температурные анализаторы защищают организм от перегрева и переохлаждения, помогают сохранять постоянную температуру тела. Вибрационная чувствительность примыкает к слуховой чувствительности. У них общая природа отображаемых физических явлений - механические колебания частиц упругой среды. В отличие от звука, когда энергия механических колебаний передается организму через воздушную среду, при вибрации эта энергия распространяется по тканям и вызывает колебание их или тела в целом. Интенсивная вибрация при продолжительном воздействии приводит к серьезным изменениям деятельности всех систем организма и при определенных условиях может вызвать тяжелое заболевание - вибрационную болезнь. При незначительной интенсивности и небольшой длительности воздействие вибрации может быть полезным: уменьшается утомляемость, повышается обмен веществ, увеличивается мышечная сила. Пороги вибрационной чувствительности неодинаковы для различных участков тела. Наибольшей чувствительностью обладают кисти рук. 2.8. КИНЕСТЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР Кинестетические или кинестезические ощущения - это ощущения положения или перемещения частей собственного тела, или, двигательные ощущения. Их обеспечивают специальные рецепторы - проприорецепторы сигнализирующие о состоянии двигательной системы организма. Они расположены в мышцах, сухожилиях и на суставных поверхностях и обусловливают так называемое “мышечное чувство”. Проприорецепторы посылают сигналы в мозг, сообщая о том, в каком состоянии находятся мышцы. В ответ мозг направляет к проприорецепторам импульсы, координирующие работу мышц, заставляющие их сокращаться. Мышечное чувство обусловливает выбор наиболее удобных форм и размеров бытовой мебели, столов, стульев и других элементов рабочих мест. В определенной степени от удобного положения тела человека зависит его работоспособность, а в некоторых случаях - и безопасность. Характеристики двигательного аппарата человека надлежит учитывать при разработке технологических процессов, при конструировании органов управления машинами и механизмами, а также при создании различных защитных устройств. 2.9. ОРГАНИЧЕСКАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ Мозг человека получает информацию не только от окружающей среды, но и от самого организма. Чувствительные нервные аппараты - интероцепторы (сигнализаторы о раздражителях внутренней среды) - имеются в стенках всех внутренних органов: пищевода, желудка, кишечника, кровеносных сосудов, легких и т.д. Под влиянием внешних условий в них возникают определенные ощущения, образующие так называемое органическое чувство (самочувствие) человека. К числу органических относятся также ощущения, которые мы имеем при голоде, жажде, насыщении, тошноте, внутренних болях и т.п. Пока мы вполне здоровы, сыты, когда работа внутренних органов протекает нормально, мы не замечаем почти никаких органических ощущений; они главным образом дают сигналы о нарушениях в работе внутренних органов. 2.10. Взаимодействие анализаторов Перечисленные выше анализаторы функционируют в сложном взаимодействии. Основой этого взаимодействия является рефлекторный путь: постоянные и временные нервные связи между мозговыми концами анализаторов. При нарушении какого-либо анализатора расширяются возможности других анализаторов. Например, у слепых значительно тоньше, чем у зрячих, развиты слух, осязание, восприятие давления, температуры. В реальных условиях на каждый анализатор человека и животного действуют одновременно несколько раздражителей, оказывающих влияние на всю систему анализаторов. В результате достигается более тесное взаимодействие различных анализаторов, а значит, и более целостный анализ воспринимаемой информации и в итоге создается более полная картина внешнего мира. Единство анализаторской и синтетической функций мозга человека и животных обеспечивает соответствие представлений с реальной действительностью. Так, например, воспринимая запах хищника (обонятельный анализатор), слыша (слуховой анализатор) и видя его (зрительный анализатор), потенциальная жертва формирует целостный образ данной ситуации и строит свое поведение, не дожидаясь не только появления болевых сигналов, но и дополнительных сведений от рецепторов осязания и терморецепторов (“горячее” дыхание за спиной и т.д.). 2.11. Защитные механизмы организма К механизмам защиты организма человека от опасностей можно отнести иммунитет, защитное действие кожи и слизистых оболочек, фагоцитоз. Иммунитет - невосприимчивость организма к инфекционным заболеваниям и чужеродным телам. Различают врожденный и приобретенный иммунитет. Врожденный иммунитет обеспечивается наследственными свойствами вида. Приобретенный иммунитет может возникнуть в результате перенесенного инфекционного заболевания, а также предохранительных прививок. Но организм отвечает выработкой иммунитета не на все инфекционные агенты. Организм человека обладает рядом защитных приспособлений, которые препятствуют проникновению болезнетворных микробов. Важное значение имеют кожа и слизистые оболочки. Например, кожа не только предохраняет организм, но и выделяет вещества, убивающие находящихся на ней микробов. Слизистые оболочки полости рта, носа, глаз, верхних дыхательных путей также выделяют губительные для микробов вещества. Так, слизистая оболочка глаз, как правило, не содержит микробов, хотя они попадают в нее постоянно вместе с пылью. Противомикробным действием обладает и слюна человека; она очищает зубы и слизистую оболочку рта от бактерий, а также остатков пищи. Защищает организм действие желудочного и кишечного сока (многие болезнетворные микробы погибают в кислой среде желудка). Естественные защитные приспособления организма играют большую роль, но иногда они недостаточны. Существование организма в этом случае зависит от его способности противостоять микробам и их ядам. Такой способностью обладают фагоциты. Эти клетки активно передвигаются, захватывают и пожирают микробов. Роль фагоцитов в организме человека играют подвижные клетки крови - лейкоциты (белые кровяные тельца). В роли фагоцитов могут выступать также клетки печени, селезенки, клетки стенок кровеносных сосудов. При попадании микробов в организм эти клетки скапливаются в очаге воспаления и бурно размножаются. В результате в очаге воспаления погибает большое количество фагоцитов; главным образом лейкоцитов. Продуктом распада фагоцитов является гной, образующийся непосредственно в очаге воспаления. Таким образом, фагоцитоз полезен для организма.