Комплексная оценка психофизиологического потенциала человека в условиях длительного воздействия агрессивной окружающей среды Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

© Ю.В. Шувалов, Н.В. Михайлова, С. Д. Бурлаков, 2005

УДК 622.8

Ю.В. Шувалов, Н.В. Михайлова, С.Д. Бурлаков

КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ АГРЕССИВНОЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Семинар №7

Ту аботники горнодобывающих предпри-

Ґ ятий Северных регионов живут и трудятся в суровых экстремальных природнотехнических условиях. Последствия воздействия неблагоприятной окружающей среды проявляются в заболеваемости, снижении трудоспособности, уменьшении продолжительности жизни. Анализ состояния здоровья населения Севера, свидетельствует об его ухудшении по всем показателям в среднем в 1,5 раза [1, 3]. Особенно обращает на себя внимание рост числа заболеваний крови, болезней мочеполовой и костно-мышечной системы, осложнений беременности и родов (более чем в 2 раза). Такое положение говорит о необходимости разработки эффективных мероприятий по повышению эколого-техничес-кой безопасности человека. Разработку мероприятий следует проводить на основе комплексной оценки состояния здоровья человека, находящегося в конкретных условиях окружающей среды. Оценка должна базироваться на следующих аспектах проявления воздействия: обратимое психофизиологическое напряжение, заболеваемость, профзаболеваемость, генетические изменения, производственный травматизм.

Многообразие стрессоров, в широком смысле этого понятия, взаимообусловленность ответной реакции организма и общность проявлений позволяют говорить о полиэтиологи-ческом заболевании, связанном одновременно с нервной, эндокринной и иммунной системами, регулятором которых является цитокино-вая сеть [2, 4].

В современных методиках оценки воздействия окружающей среды на человека в качестве количественных показателей используются: риск заболеваемости и профзаболеваемости, риск производственного травматизма, балльные показатели социально-экономического благополучия и т.п. [6]. Комплексная оценка основана на получении в отдельности различ-

ных характеристик с последующим их сложением, как правило, аддитивным. Не существует методики, использующей единую количественную величину для отражения благополучия организма в целом.

Наиболее адекватным показателем является биологический (функциональный) возраст организма Тб. На его основе рассчитывается безразмерный биологический возраст, равный отношению хронологического (истинного) возраста к биологическому:

Т = Т^

Т6

Для оценки всего комплекса проявлений воздействия окружающей среды на человека предлагается использовать методику, основанную на едином интегральном показателе состояния организма человека. Данный показатель аналогичен биологическому возрасту, однако в качестве характеристики здоровья выбрана эффективность деятельности человека - так называемый психофизиологический потенциал организма. Состояние организма определяется в данном случае отношением реального психофизиологического потенциала организма в данных условиях к эталонному (максимально возможному для данной популяционной группы):

п..

Ппф ~ '

пф

п

где ппф - психофизиологический потенциал организма в данных условиях; пэ - эталонный психофизиологический потенциал организма.

Показатель психофизиологического потенциала характеризует состояние организма человека в зависимости от напряженности жизнедеятельности и агрессивности окружающей среды. Безразмерный психофизиологический потенциал человека изменяется в пределах от

нуля до единицы: при Ппф = 1 - прогнозируется максимально возможный уровень здоровья, при Ппф = 0 - минимальный уровень (смерть организма).

Соответствие нормативных характеристик тяжести труда и напряженности деятельности, базирующееся на данных Р 2.2.755-99, дает возможность оценить напряженность деятельности в относительных единицах. Основной энергообмен равен около 1 Вт на килограмм массы тела, т.е. порядка 70-100 Вт для человека. Различные виды деятельности соотносятся с этим минимальным значением следующим образом:

1. напряженная умственная деятельность ... 120-150 Вт

2. механизированный труд...........50-200 Вт

3. физический труд................200-300 Вт

4. тяжелый физический труд........300-450 Вт

5. кратковременные рекордные физические

нагрузки............................> 500 Вт

Если принять в качестве предела тяжести труда значение [Эф] = 500 Вт, то различные виды труда будут характеризоваться безразмерными значениями тяжести труда, соответ-

о 1 2

ственно: 8 ф = 0,14 - 0,2; 8 ф = 0,24-0,3; е ф =

3 4

0,2-0,4; е ф = 0,4-0,6; е ф =0,6-0,9.

Соответствующие им значения безразмерной напряженности труда еП, будут возрастать в зависимости от значимости и числа действующих стрессфакторов от 0,14 в состоянии полного покоя до 0,9-1,0. Последняя цифра еп = 1,0 соответствует пределу психофизиологических возможностей человека.

Таким образом, появляется количественная зависимость для интегральной оценки деятельности человека с учетом ее тяжести и напря-женнос™, а также действия стресс-факторов.

Оценку состояния организма человека предлагается проводить на основе сравнения реального психофизиологического потенциала с эталонным - максимально возможным в данном возрасте при условии оптимальных условий окружающей среды и наследственных данных.

Для обоснования комплексного показателя состояния организма построена зависимость изменения эталонного психофизиологического потенциала человека с течением возраста. Кривая эталонного психофизиологического потенциала человека была найдена с помощью метода огибающих кривых. Метод позволяет находить зависимость показателя от значений одного выбранного фактора (возраста) при исключении лимитирующего воздействия остальных факторов. При этом для построения кривой зависимости выбираются точки, лежащие на верхней границе всего множества данных.

Для определения зависимости эталонного значения психофизиологического потенциала человека был проведен анализ выборки результатов мировых ежегодных соревнований по плаванию и легкой атлетике (бег). В качестве эталонных значений психофизиологического потенциала были взяты наивысшие достижения, когда-либо зарегистрированные в каждой возрастной группе (мировые рекорды).

Результаты, показанные в соревнованиях по плаванию и бегу, репрезентативно отражают развитие и состояние основных психофизиологических систем, т. к. эти формы деятельности требуют психической и физической выносливости, работы всех элементов опорнодвигательного аппарата, повышенной нагрузки на дыхательную и сердечно-сосудистую систему. Преимуществом анализа мировых рекордов является большой объем выборки - фактически приведены наивысшие результаты, полученные в результате многолетней регистрации спортивных достижений по всему миру.

Удобство оценки достигается регулярным проведением официальных чемпионатов мира по плаванию и регистрацией мировых достижений у мужчин

Рис. 1. Завис имость результативности (потенциала) жизнедеятельности человека от уровня ее психофи-

Таблица 2

Этаппизменения психофизиологических возможностей организма человека

ний градиент изменения психофи-ческих возможностей организма, тнесенный к 10 годам

0,66

0

0,065

,09 Е V п

0І8

зической напряженности

Ппф -

А женщины плавание в бассейне 50 м

х Мужчины плавание в бассейне 50 м

ж Мужчины плавание в бассейне 25 м

• Женщины плавание 25 м

400 м вольный стиль

^ IV! \ЛХ 1. X VЛУ1Х1

400 м вольный стиль

1.20 1.00 0,00 І 0,60 / у = 0,99 Я2 = 0 . у =-1,6891т2 + 0,8305 т+ 0,8844 ' Я2 = 0,9928 -

0,40 0,20 і у = -0,7206 т + 1,2187 К2 = 0,9955 у =-0,9009 т + 1 N. 1,3047 і ** К2 =0,9933 іу = .2,3084\ф I +2,3193 \ ! Я2 = 0,9848 \

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 Безразмерный возраст т

200 м брассом 200 м баттерфляй 400 м вольный стиль 800 м вольный стиль 1500 м вольный стиль 200 м брассом 200 м баттерфляй 400 м вольный стиль 800 м вольный стиль 1500 м вольный стиль

Бег

Мужчины Женщины

100 м 100 м

200 м 200 м

400 м 400 м

800 м 800 м

1500 м 1500 м

5000 м 5000 м

10000 м 10000 м

Марафон

где 1 - время преодоления дистанции в плавании (беге); ^ -минимальное когда-либо показанное время преодоления дистанции (абсолютный мировой рекорд независимо от возрастной группы).

По полученным результатам были построены кривые изменения эталонного психофизиологического потенциала человека с течением жизни. Полученные зависимости представлены на рис. 2, 3.

Анализ результатов позволил выявить закономерности его изменения психофизиологического потенциала во времени. Результаты свидетельствуют,

прежде всего, об идентичности возрастных изменений потенциала у мужчин и женщин. У обоих полов имеет место явно выраженная тенденция к снижению потенциала до нуля в области, близкой к 100 годам (смерть).

и женщин практически во всех возрастных группах с интервалом возраста Ат, равным пяти годам. Источником информации явились зарегистрированные абсолютные мировые рекорды, данные о мировых достижениях, предоставленные ассоциациями ветеранов спорта и детскими спортивными организациями.

Обработка результатов проводилась в двадцати трех возрастных группах по следующим видам спорта (см. табл. 1).

Потенциал психофизиологических возможностей Ппф определялся в безразмерной форме по формуле:

Можно выделить 5 этапов изменения градиента психофизиологических возможностей организма (табл. 2).

Следует отметить, что у обоих полов переломные периоды наблюдаются в одном и том же возрасте. В возрасте 0-40 лет кривые эталонного Ппф мужчин и женщин практически совпадают, начиная с 40 лет психофизиологические возможности у женщин снижаются несколько быстрее, чем у мужчин. Так, если у женщин падение эталонного психофизиологического потенциала до нуля (смерть) прогнозируется к 100 годам, то у мужчин этот возраст составляет 105 (107) лет. Этот факт позволяет предположить, что более высокая по статистике продолжительность жизни женщин (в среднем на 5 лет выше, чем у мужчин) обусловлена различиями в условиях и образе жизни полов.

В целом значения психофизиологического потенциала, показанные в разных видах

соревнований и у разных полов, довольно близки в количественном отношении. Изменение психофизиологических возможностей в период 20-100 лет может быть охарактеризовано единой кривой с ошибкой + 0,05 с доверительной вероятностью 0,95.

Свидетельством объективности оценки с помощью показателя психофизиологического потенциала является тот факт, что принятые в нашей стране нормативные характеристики физической работоспособности, а также зависимости жирового компонента тела Fat и систолического артериального давления близки по изменению градиента во времени к предложенному показателю.

Использование эталонного психофизиологического потенциала дает исследователю доступный инструмент для комплексной экспресс-оценки состояния организма. Полученные кривые справедливы для «эталонного» человека в идеальных условиях. Применить показатель для реальных условий можно следующим образом. Принимаем весь промежуток жизни конкретного человека за 1. На этом промежутке его психофизиологический потенциал изменяется от нуля (т = 0, Ппф = 0) до максимального значения (Ппф = 1), и затем опять до нуля в конце жизни (т = 1, Ппф = 0). Таким образом, каждому значению Ппф в рассматриваемый период (хронологический возраст) можно сопоставить безразмерный биологический возраст т, который может существенно отличаться от хронологического в зависимости от состояния организма.

Для количественной оценки построена диаграмма, противопоставляющая каждому значению психофизиологического потенциа-

1. Апицын АА. Влияние экологических условий на состояние здоровья населения Ненецкого автономного округа - Труды II междун. конф. 10-12 сентября 1997 г. Нарьян-Мар - Сыктывкар, 1998, с.390-395.

2. Апчел В.Я., Цыгган В.Н. - Стресс и стрессо-устойчивость человека - СПб, 1999 .

3. Жуков В.Н., Свистунов А.В. Воздействие природных и техногенных факторов на человека - Тезисы докладов 3-й междун. конф. “Экология и развитие Северо-Запада России”. - СПб.: МАНЭБ, 1998.

4. Новик А.А., Цыгган В.Н. и др. синдром хронической усталости и иммунной дисфункции - СПб., Вме-дА, 2001.

Коротко об авторах

Рис. 2. График изменения эталонного психофизиологического потенциала человека с течением возраста у мужчин и женщин

Рис. 3. Кривая соответствия значения психофизиологического потенциала человека безразмерному биологическому возрасту

ла человека безразмерный биологический возраст (рис. 3). Пользуясь полученным графиком, зная Ппф человека в данный момент и максимально достигнутый Ппфтах человека (точка, на которой безразмерный Ппф = 1), можно оценить его биологический возраст, предсказать продолжительность жизни при сохранении существующего образа жизни и прогнозировать возможность улучшения реального состояния организма.

Каждый период, выделенный в табл. 2, можно описать простой линейной зависимостью. На рис. 3 показаны линейные уравнения аппроксимации изменения Ппф по периодам с достоверностью аппроксимации Я, а также полиномиальная кривая аппроксимации на участке 15 -100 лет.

Разработанный критерий оценки состояния эколого-технической безопасности среды -психофизиологический потенциал человека - в конкретных условиях позволяет комплексно оценить воздействие как психических, так и физиологических факторов.

----------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

5. Симонов С.Г., Силин А.Н. Ритм жизни молодежи Западно-Сибирского Севера - Томск: Издательство Томского университета, 1993.

6. Шувалов Ю.В., Михайлова Н.В. Оценка и

управление риском травматизма у работников горнодобывающей промышленности - Записки Горного института. Т. 152. Полезные ископаемые России и их освоение - СПб., 2002.

7. Шувалов Ю.В., Михайлова Н.В. Методика

оценки риска травматизма на угольных шахтах - Сборник трудов молодых ученых СПГГИ - СПб., 2002.

Шувалов Ю.В., Михайлова Н.В., Бурлаков С.Д. — Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет).

------------------------------------------- © Ю.П. Галченко, Л.И. Бурцев,

Г.В. Сабянин, 2005

УДК 622.502

Ю.П. Галченко, Л.И. Бурцев, Г.В. Сабянин

О МОДЕЛИ ТЕХНОГЕННО ИЗМЕНЕННЫХ НЕДР - КАК НОВОГО ЛИТОСФЕРНОГО ОБЪЕКТА

Семинар № 7

редельные масштабы техногенного изменения недр определяются способностью геофизических структур локализовать область техногенного воздействия и, со временем, включить эту область в эволюционный процесс окружающего ее породного массива. Поэтому обеспечение геоэкологической безопасности при освоении недр связано с фундаментальной научной проблемой геомеханики по исследованию влияния техногенных нагрузок на процессы, протекающие в динамических структурах литосферы, и требует решения двуединой научной задачи, включающей в себя, с одной стороны - раскрытие закономерностей изменения свойств природных объектов литосферы при техногенном вторжении в них для получения минерального сырья, а с другой - определение условий постоянного воспроизводства при этом устойчивых динамических структур, при которых в литосфере не возникает и не возбуждается природных катастрофических явлений (грант РфФи № 04-05-64767).

Разработка модельных представлений о техногенном изменении части литосферы при промышленном освоении ее минеральных ресурсов требует формирования геофизического образа литосферы, как элемента планетарной геосистемы. Трансформируя в геофизику представления академика В.И. Вернадского о живой и косной материи, можно представить себе

технологически доступную сегодня часть литосферы, как оболочку из геодинамически "косной" материи, покрывающую геодинамически "живое" тело нашей планеты [1]. Безусловно, в литосфере происходят динамические явления различного масштаба и мощности, но, в рамках принимаемого нами допущения, эти явления не инициированы веществом литосферы, а представляют собой отражение (выражение) динамических процессов, происходящих в более глубоких зонах планеты. Такое допущение тем более необходимо потому, что решение задачи взаимодействия двух динамических систем (техногенно измененных недр и первичной литосферы) приобрело бы сложность излишнюю по отношению к технологически обусловленной точности определения конечных результатов.

Главной отличительной чертой геоэкологии при освоении недр, с целью получения части их ресурсов для развития современной цивилизации является объемный характер внешнего воздействия на окружающую среду. При этом активно нарушается состояние всех сфер Земли: литосферы, гидросферы, атмосферы, биосферы, а также антропосферы (сферы интересов человека) [2]. Наиболее масштабным изменениям в количественном и качественном смысле подвергается литосфера, часть которой извлекается на поверхность и включа-