К ОБОСНОВАНИЮ ГИГИЕНИЧЕСКИХ НОРМАТИВОВ ВЕТРОЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИИ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

действия на обслуживающий персонал и не допустить использования осадка (ила), загрязненного радиоизотопами.

Для правильной гигиенической оценки состояния открытых водоемов, используемых как место спуска сточных вод, содержащих радиоизотопы, имеет значение не только абсолютное содержание активных веществ в воде, но также изменение их концентрации во времени. Особенно это важно для водоемов, используемых как источники питьевого водоснабжения. Проведение систематических наблюдений за содержанием в них радиоизотопов позволяет установить динамику происходящих изменений. До известного уровня указанные загрязнения не представляют санитарной опасности, однако сам факт их нарастания является достаточным оонованием, чтобы считать создавшееся положение неблагополучным. Поскольку донные отложения и большинство водных организмов (водоросли, моллюски, раки, рыба) являются концентраторами активностей, необходимо одновременно производить систематические наблюдения за изменением уровня их загрязнений.

Эти меры должны быть направлены в первую очередь на устранение основной причины загрязнения, т. е. на прекращение спуска в водоем сточных вод, содержащих радиоизотопы в концентрациях, превышающих допустимые, что достигается путем уменьшения их объема и обезвреживания.

Поступила 4/II 1956 г.

•й -Ат -А-

К ОБОСНОВАНИЮ ГИГИЕНИЧЕСКИХ НОРМАТИВОВ ВЕТРОЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

Кандидат медицинских наук А. И. Ицкова

Из физиологической лаборатории Института общей и коммунальной гигиены

АМН СССР

Одной из существенных особенностей климата ряда районов нашей страны является сочетание низкой температуры с сильными ветрами, которые достигают иногда такой силы, что затрудняют или делают невозможным передвижение и работу на открытом воздухе. Люди в этих районах часто жалуются на то, что при ветре у них возникают затруднения дыхания, ощущение недостатка воздуха, стеонение и боли в груди. Особенно часты эти жалобы со стороны людей, длительно работающих на открытом воздухе: строителей, работников железнодорожного и водного транспорта, участников изыскательских экспедиций и т. д.

Несмотря на большое значение ветрового фактора для условий жизни » работы человеческого коллектива, этот вопрос до сих пор не подвергался специальной разработке. Влияние значительных скоростей ветра на дыхание освещается в единичных работах, предпринятых в связи с запросами авиационной медицины. Что же касается влияния ветра на тепловое состояние организма, то более или менее выяснено охлаждающее действие скоростей ветра до 5 м/сек, применяемых на производстве в горячих цехах в связи с практикой воздушного душирования.

В работе, выполненной нами под руководством доктора биологических наук И. С. Кандрора и проф. Ю. В. Вадковской, была сделана попытка обосновать некоторые рекомендации и гигиенические нормативы в отношении ряда индивидуальных и коллективных мероприятий по защите от ветра. С этой целью были проведены наблюдения о влиянии ветра большой скорости при разной температуре воздуха на дыхание, газообмен и терморегуляцию у человека. В натурных условиях наблюдения проводились при скоростях ветра до 6,5 м/сек и температурах до — 28°. Прове-

дено 60 наблюдений на 4 исследуемых. Для получения данных в более строгих и регулируемых условиях мы провели вторую серию наблюдений, использовав для этого аэродинамическую трубу. В лабораторных условиях, где наблюдаемые подвергались воздействию ветра скоростью в 5, 10 и 15 м/сек, проведено 196 наблюдений на 5 исследуемых.

Изучение реакции дыхания на действие ветра в натурных условиях показало, что уже при скоростях ветра порядка 5—6 м/сек наблюдаются изменения частоты, глубины л характера дыхания Мы попытались выяснить, какую роль в имевших место изменениях дыхания играет фактор охлаждения организма. С этой целью изменения дыхания были сопоставлены с интенсивностью холодового раздражения, о котором мы судили по степени понижения температуры кожи на закрытых одеждой и открытых поверхностях кожи, а также по охлаждающей силе среды, которую мы измеряли по кататермометру. Сгруппировав проведенные наблюдения в три группы: первая—при охлаждающей силе среды до

25 млкал/см2сек, вторая — от

26 до 39 млкал/см2сек и третья — выше 40 млкал/см2еек, мы обнаружили, что с увеличением охлаждающей силы среды снижалась температура кожи на открытых и закрытых одеждой поверхно- 1 стях тела и соответственно возрастали изменения дыхания (рис. 1).

Однако на основании наблюдений в натурных условиях трудно было с полной достоверностью судить о том,: происходят ли изменения дыхания за счет механического действия ветра или они связаны с общей реакцией организма на охлаждение. Более углубленный анализ этого вопроса мог быть проведен лишь в таких условиях, которые позволяли выяснить, в чем выражаются изменения дыхания в отсутствии охлаждения и какую роль при этом играет раздражение рецепторов лица и верхних дыхательных путей.

В лабораторных условиях в аэродинамической трубе, где действие ветра изучалось независимо от связанного с ним усиления охлаждения, было проведено два варианта наблюдений с различным положением наблюдаемых к направлению движения воздуха — лицом и спиной. Третий вариант проводился в положении лицом к ветру с газообменной маской на лице. Маска была соединена с прибором для регистрации газообмена — метаболсром. Это позволяло не только определять газообмен и легочную вентиляцию у человека при действии ветра, но и выключить верхние дыхательные пути из-под воздействия ветра и таким образом вычленить влияние раздражения ветром баро- и терморецепторов части

1 Под изменением характера дыхания мы понимали такой тип дыхания, при котором исчезает экспираторная пауза, являющаяся обычным компонентом нормального-

дыхательного цикла.

Дыхание Амплитуда.

Изменение характера дыхания

100

4 8

1

Температура коми

п.

Грудь

т\ 2

Спина.

ШШ

Поясница.

шшш

Охлаждающая си/га среды 6о 25 млнал/смг сен .. » от 26 Во 33 ,,

^ » » быте 10

Рис. I. Изменение дыхания и температуры кожи при разной охлаждающей силе среды.

лица и верхних дыхательных путей в общей реакции дыхания на сильный ветер. В лабораторных условиях также были обнаружены изменения дыхания, прячем они носили индивидуальный характер. Так, у наблюдаемых Б. и С. реакция дыхания на ветровой раздражитель выражалась не только в углублении и изменении характера дыхания, но и в некотором его учащении. У наблюдаемого 3. резко изменялась глубина и характер дыхания, а частота дыхания менялась незначительно. У наблюдаемых Т. и Г. изменения дыхания были незначительны: нарушения нормального характера дыхания встречались в половине опытов, а частота и глубина дыхания почти не изменялись. *

В тех наблюдениях, где ветровой поток был направлен в спину, изменения глубины, частоты л характера дыхания были выражены значительно слабее. В. случаях, когда лицо и верхние дыхательные пути были защищены от ветра газообменной маской и фактически отсутствовало сопротивление дыханию, изменения дыхания у всех наблюдаемых были выражены в очень слабой степени. С гигиенической точки зрения особенно важно подчеркнуть уменьшение реакции на ветер при устранении сопротивления на выдохе.

В этой же серии наблюдений мы имели возможность непосредственно определять легочную вентиляцию при действии ветра. Оказалось, что в большинстве исследований у наблюдаемых при исключении фактора охлаждения и в условиях выключения верхних дыхательных путей из действия ветровой струи легочная вентиляция при действии ветра несколько увеличивалась (табл. 1). Обнаруженное в этих наблюдениях увеличение легочной вентиляции при прямом ее измеренил и зависимость ее от скорости ветра подтвердили наши выводы об увеличении легочной вентиляции в остальных сериях наблюдений, в которых об этом можно было судить на основании изменений частоты и глубины дыхания.

Анализ полученных материалов позволил считать, что изменения дыхания при действии ветра возникают из-за того, что при дыхании в движущейся воздушной стр.уе создается сопротивление на вдохе и на выдохе. Когда ветровой поток направлен в лицо, у передней поверхности тела образуется зона повышенного давления. Это создает сопротивление на выдохе, так как только усиленным сокращением дыхательной мускулатуры может быть преодолено сопротивление движущейся воздушной струи. Если ветровой поток направлен в спину, в зоне дыхания возникает разрежение, которое создает сопротивление на вдохе. При этом дыхательная мускулатура должна создать такую степень разрежения в легких, при которой возду!х сможет проникнуть в них. Но поскольку в норме вдох является активной фазой дыхательного цикла, а выдох более или менее пассивной, сопротивление на вдохе преодолевается легче, чем сопротивление на выдохе.

Нам представлялось также важным выяснить следующие вопросы: во-первых, сопровождается ли действие ветра, не вызывающее охлаждения, усилением газообмена; другими словами, является ли движение воздуха в виде сильного ветра сигнальным фактором охлаждения для человека, и, во-вторых, являются ли отмеченные изменения дыхания элементом координированной реакции, связанной с усилением газообмена и направленной на увеличение легочной вентиляции, или они носят характер нарушения, дискоординации дыхания.

В наших наблюдениях имелась возможность выявить именно сигнальное действие ветра, так как наблюдаемые носили одежду, предохранявшую их от охлаждения. Об отсутствии охлаждающего действия ветра мы могли судить по данным регистрации температуры на открытых и закрытых одеждой поверхностях кожи. Следствием сигнального действия Еетра могло быть рефлекторное включение механизма , химический терморегуляции в момент включения ветра, несмотря на то, что

Таблица I Изменение легочной вентиляции при действии ветра

Фамилия наблюдаемого "¿я 2 к 2 н 35 сг с; ф Легочная вентиляция при ветре скоростью (в м/сек)

£ ш = 2 5 о 1 ^ С Ч I 5 10 15

Б. 6,4 7,7 7,8 8

» 7 8 8,2 8,5

» 7,4 8,3 8,4 8,6

С. 8,3 9,1 9,3 9,7

» 8,5 9,2 9,4 9,6

• 8,8 9,6 9,8 10,5

» 8 8,7 8,9 9,1

> 10,5 11,7 11,9 12,2

» 9,7 10,8 11,2 11,4

» 1.0 10,5 10,8 11,1

Г. 6,8 7,6 7,9 8,3

» 6,5 7,8 8,1 8,4

7,2 8 8,3 8,5

> 6,4 * 7,5 7,7 7,9

X 6,5 7,7 8 8,5

» 6 6,9 7,2 7,4

7,9 8,7 8,9 9,2

прямое охлаждающее влияние его на организм устранялось соответствующей одеждой.

Оказалось, что изменения газообмена во время обдувания наблюдались очень редко и были выражены крайне незначительно. Повышение потребления кислорода при действии ветра более чем на 5% было обнаружено лишь в 3 из 25 наблюдений, что не позволяет считать эту реакцию закономерной (табл. 2).

Отсутствие повышения газообмена при действии ветра, не сопровождавшегося охлаждением, можно объяснить тем, что в реальных условиях образование сложнорефлекторной реакции на данный фактор носит характер реакции на комплексный раздражитель. При этом от уровня организации нервной системы будет зависеть более или менее тонкая диференцироька всего комплекса в целом от отдельных его компонентов. Высокий уровень аналитической и синтетической деятельности больших полушарий головного мозга человека обеспечивает то, что человек гораздо легче, чем животные, отличает отдельные компоненты комплексного раздражителя. Этим может объясняться существенное различие между данными наших наблюдений на людях по сравнению с опытами И. А. Опарина на собаках. Как показал И. А. Опарин, у собак наблю-

с

Таблица 2

Изменение потребления кислорода и температуры кожи при действии ветра

Фамилия наблюдаемою Потребление кислорода (в мл/мин) Падение температуры кожи

до включения ветра при действии ветра грудь лопатка поясница

Б. 225 241 0,3 0,3 0,2

» 227 232 0,6 0,5 0,3

» 242 242 0,4 0,4 0.3

С. 322 322 0,4 0,3 0.2

» 253 253 0,2 0,2 0,3

■» 273 273 0,5 0,2 0,3

254 254 0,5 0,2 0,1

258 258 0,4 0.1 0,1

■» 322 321 0,2 0,2 0,3

> 318 310 0,5 0,2 0,3

1 300 324 0,2 0,2 0,1

Г. 251 251 0,2 0,3 0,3

» 252 252 0,5 0,8 0.5

288 288 0,2 0,6 0,3

3. 235 235 0,4 0,4 0,3

225 225 0,2 0.1 0.2

242 242 0,3 0,1 0,3

т. 276 285 0,5 0,2 0,3

267 267 0,3 0 0,8

01 272 292 0,7 0,5 0,3

> 266 265 0.3 0.1 0,3

252 238 0.2 0,4 0,3

в 261 270 0,4 0,3 0,1

» 267 276 0,3 0.3 0.5

» 267 267 0,4 0.5 0,1

дается терморегуляторное повышение газообмена в ответ на тактильное раздражение поверхности тела движущимся воздухом, несмотря та отсутствие охлаждения. У человека такой нецелесообразной реакции не наблюдается. Ветер, действующий на человека, хорошо защищенного одеждой, хотя и сопровождается характерными раздражениями звукового анализатора и тактильно-температурными раздражениями кожи лица, все же не вызывает повышения обмена, и реакция ограничивается местными изменениями температуры кожи на открытых частях тела.

Из литературных данных известно, что сопротивление дыханию вызывает у нетренированных людей утомление дыхательной мускулатуры, выражающееся в виде одышки, усталости и чувстве боли в месте прикрепления дыхательной мускулатуры. Характерным признаком пли предвестником утомления дыхания является исчезновение экспираторной паузы, что наблюдалось и нами. Нужно подчеркнуть, что исчезновение экспираторной паузы у наблюдаемых при действии сильного ветра отмечалось, несмотря на то, что они находились в состоянии мышечного покоя. Есть все основания предполагать, что при физической работе или при ходьбе в условиях сильного ветра явления утомления дыхания будут выражены еще более значительно.

5 10 15

Скорость Ветра (В м/сек.) Е2Э Поверхность одежды ШЗ Стандартная одежда. Е2Э Ветрозащитная одежда.

Рис. 2. Давление воздуха на поверхности и в слоях одежды.

I"

| 3°

I

I

!„ *

Стандартная одежда. Скорость Ветра (Вм/сек.) 5 10 15

Ш

Ветрозащитная одежда Скорость Ветра (6 м/сек.) 5 10 15

—'-VI л

Е2Э Грудь ЕЗ Спина ШЭ Поясница

Рис. 3. Изменение температуры кожи при различной скорости ветра.

Изменения дыхания, наблюдавшиеся в натурных и экспериментальных условиях, имеют для организма различное значение. При низкой ( температуре среды увеличение легочной вентиляции носит характер координированной терморегуляторной реакции, направленной на усиление газообмена. В случаях же действия сильного ветра даже без значительного охлаждения изменения легочной вентиляции носят характер известной дискоординации дыхания. Явления утомления дыхания особенно тягостны при сочетании сильного ветра с низкими температурами.

В связи с этим нам предстояло также выяснить, можно ли при помощи соответствующей одежды или защиты органов дыхания устранить .нарушения дыхания при ветре большой силы. Стандартный комплект состоял из бязевого белья, байкового костюма, обычной ватной телогрейки и брюк с покрытием из бязи. В другом комплекте ватная телогрейка и брюки имели покрытие из ткани «плащ-палатка», пропитанной составом, который придавал ей воздухонепроницаемость.

Критериями для оценки ветрозащитных свойств различных комплектов одежды в наших опытах служили уровень кожной температуры и давление в слоях одежды как косвенный показатель движения воздуха в пододежных воздушных прослойках. Л

На рис. 2 представлены данные по давлению воздуха в пододежных воздушных прослойках. При скорости ветра 5 м/сек давление под стан-

дартной и ветрозащитной одеждой было почти одинаково — 0,8—1,1 мм водяного столба. При скорости Еетра 10 м/сек давление под стандартной одеждой возрастало до 2,5 мм водяного столба, что говорит о значительном проникновении воздуха в пододежные воздушные прослойки, а под ветрозащитной одеждой давление оставалось на том же уровне. При скорости ветра 15 м/сек давление резко возрастало уже не только под стандартной, но и под ветрозащитной одеждой.

На рис. 3 представлены данные падения температуры кожи при различной скорости ветра. В исследованиях, когда наблюдаемые носили стандартный ватный костюм, температура кожи на груди при скорости ветра 5 м/сек падала на 0,4—0,7°; при скорости ветра 10 м/сек — на 1 —1,2°; при скорости ветра 15 м/сек — на 2,4—3,2°. При использовании одежды с ветрозащитным покрытием снижение кожных температур было выражено значительно меньше. При скоростях ветра 5 и 10 м/сек температура кожи практически не изменялась, а при скорости ветра 15 м/сек снижалась лишь на 0,6°.

Сопоставляя данные кожных температур и давления в слоях одежды, можно сделать вывод, что стандартный ватный костюм в достаточной степени предохраняет организм от охлаждения при скоростях ветра, не превышающих 5 м/сек. При скоростях ветра от 5 до 10 м/сек ветрозащита организма может быть обеспечена при помощи одежды с ветрозащитным покрытием.

Следует указать, что для увеличения теплозащитных свойств одежды имеет значение не только выбор материалов для покрытия и теплоизолирующего слоя, но и соответствующий покрой одежды: двойная перекрывающая застежка, клапаны на концах рукавов, высокий пояс брюк, удлинение телогрейки против обычной на 15—20 см и т. п. Как показывает опыт, теплозащитный ватный слой не должен быть простеган вместе с ветрозащитным покрытием, так как места простежки проницае-^ мы для ветра.

^ При скоростях ветра выше 5 м/сек изменения дыхания происходят уже не только как реакция на охлаждение, но главным образом на ме-ханическое сопротивление дыханию. В этих условиях никакая одежда С: не может полностью устранить расстройств дыхания и приходится прибегать к мерам индивидуальной защиты органов дыхания. Учитывая трудности разработки такого приспособления, которое удовлетворяло бы всем требованиям, возникающим в реальных условиях труда и быта, можно считать, что щиток конструкции инженера Неймана (Институт охраны труда ВЦСПС) в известной мере удовлетворяет требованиям индивидуальной защиты органов дыхания в ветровых районах и должен получить дальнейшую апробацию в условиях опытной носки.

Однако, наряду с индивидуальными, особенное значение может принадлежать мероприятиям общественного, коммунального порядка, которые должны снизить скорость ветрового потока во всем населенном пункте. Архитекторы и строители имеют ряд планировочных решений, при помощи которых можно добиться снижения скорости ветра в населенных пунктах. Для этой цели рекомендуется расположение осей улиц под углом 45° к направлению господствующих ветров и т. д. Однако с помощью этих мероприятий не всегда можно добиться желаемых результатов. Дело осложняется тем, что во многих ветровых районах ветрозащитные мероприятия должны решаться одновременно с вопросами снегозащиты, причем часто эти задачи требуют диаметрально противоположных решений.

Изучение вопроса о влиянии разных скоростей ветра на организм человека и установление гигиенических нормативов должны стимулировать работу по изысканию более эффективных технических средств по индивидуальной и коммунальной защите населения ветровых районов.

> р^гиен^ н сани^и^^Рк^к 8 17

Ыб ИО'ЕКА Лмвстеро I

СССР

Выводы

1. Влияние ветра на организм человека складывается из двух компонентов: механического и охлаждающего. Механическое действие ветра является адэкватным раздражителем для дыхания, а в реакции терморегуляторного аппарата основная роль принадлежит охлаждающему действию ветра.

2. При скоростях ветра до 5 м/сек механическое сопротивление, оказываемое ветром, не вызывает заметных изменений дыхания. При этих скоростях ветра изменения дыхания происходят лишь при одновременном охлаждении организма и являются компонентом терморегуляторной реакции усиления газообмена.

3. При скоростях ветра от 10 м/сек и выше изменения дыхания происходят и при исключении охлаждения вследствие механического сопротивления дыханию, возникающего в движущейся воздушной струе. В этих условиях гигиенически обосновано применение индивидуальных приспособлений для защиты органов дыхания.

4. Наибольшие изменения дыхания происходят при одновременном действии на организм как механического, так и охлаждающего компонентов ветрового воздействия. В этих условиях чаще и быстрее наступают явления, которые можно трактовать как утомление дыхательной мускулатуры, объективным показателем которого является исчезновение экспираторной паузы.

5. Ветер скоростью 5—10—15 м/сек при исключении охлаждения организма соответствующей одеждой не вызывает повышения газообмена в порядке условнорефлекторных связей.

6. При скоростях ветра до 5 м/сек стандартный комплект ватной одежды почти непроницаем для ветра. При скоростях от 5 до 10 м/сек стандартный комплект ватной одежды оказывается проницаемым для ветрового потока и необходимая ветрозащита организма от охлаждения можег быть достигнута при применении одежды с ветрозащитным покрытием.

7. При скоростях ветра 15 м/сек и выше особую роль приобретают меры защиты от ветра путем специфических приемов планировки и застройки населенных пунктов.

ЛИТЕРАТУРА

Давыдов В. Г., Левитина Г. А. и Соболева Н. И., Гигиена и безопасность труда, 1933, № 1, стр. 18—27,—Д а в ы д о в В. Г., Левитина Г. А., 3 а к Э. Я. и К у ч е р у к В. В., Гигиена и безопасность труда, 1933, № 2, стр. 27—36,— Мезерницкий П. Т., Бакинский мед. журнал, 1927, № 2, стр. 57—75.—Никитин С. М., Советская Арктика, 1936, № 5. — Опыт изучения регуляций физиологических функций в естественных условиях существования организмов, под. ред. К. М. Быкова, т. 1, М.—Л., 1949. — Шуберт Г., Физиология человека в полете, М,—Л., 1937.— Senner W., Pflüger's Archiv, 1921, Bd. 190.

Поступила 8/XII 1955 г.

•fr ir 1t