CC BY
12
УДК 614.78:613.11:612.55
ТЕПЛОВОЕ СОСТОЯНИЕ ЧЕЛОВЕКА КАК ОСНОВА САНИТАРНО-КЛНМАТИЧЕСКОГО ЗОНИРОВАНИЯ ТЕРРИТОРИИ ЗАСЕЛЕНИЯ
И. С. Кандрор, Е. М. Ратнер, Г. И. Муравьева, Д. М. Демина,
М. Н. Евлампиева
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Многообразие климата на территории СССР требует дифференцирования гигиенических нормативов с учетом особенностей отдельных климатических районов. Существующая ныне схема климатического районирования, разделяющая территорию страны на 4 зоны, характеризуемые среднемесячной температурой воздуха самого холодного и самого теплого месяца года, далеко не полностью учитывает специфику, важную с точки зрения гигиенического нормирования. Последнему более соответствуют принципы так называемой комплексной климатологии, которая рассматривает климат не как среднее состояние отдельных метеорологических элементов, а как частоту повторяемости различных типов или классов погоды.
Известно, что любой погодный комплекс оказывает многостороннее влияние на человека. Так, даже находясь в помещении, в условиях комфортного микроклимата, он реагирует на солнечную и дождливую погоду, на пургу, пыльную бурю и т. д. Такое влияние погоды на психическую сферу человека реализуется по принципу сигнального действия и имеет в своей основе факт большего или меньшего ограничения его свободы в отношении пребывания или работы на открытом воздухе. На человека же, находящегося под открытым небом, погода воздействует непосредственно, определяя потребность его в одежде, длительность пребывания на воздухе и т. д. При этом влияние погоды сказывается прежде всего на тепловом состоянии человека. Именно этот признак, по нашему мнению, и может быть положен в основу классификации погоды для санитарно-климатического зонирования территории заселения. Значение фактического теплового состояния человека в различных условиях важно для разработки многих гигиенических нормативов (в области гигиены планировки населенных мест, жилищной и школьной гигиены, гигиены водоснабжения и т. д.).
При объективной оценке теплового состояния здорового человека приходится считаться со многими факторами: метеорологическими условиями окружающей среды, временем экспозиции, полом, возрастом, конституцией и функциональным состоянием организма (уровнем мышечной активности, позой, фазой пищеварения, степенью акклиматизации) и т. д.
Для коммунальной гигиены представляет интерес определение теплового состояния здрровых взрослых людей, выполняющих легкую работу, как правило, заключающуюся в ходьбе со скоростью 2—3 км/час. При этом их непрерывное пребывание на открытом воздухе обычно не превышает 1 часа. Следовательно, можно ограничиться лишь исследованием теплового состояния человека в указанных выше условиях при разных комбинациях метеорологических факторов, составляющих различные погодные комплексы.
Несомненно, реальное разнообразие погодных комплексов во много раз превышает разнообразие тепловых состояний человека. Последние нетрудно свести к небольшому числу градаций (скажем, 10). Для этого необходимо разработать объективные критерии, которые позволили бы оправданно дифференцировать разные тепловые состояния. На этой основе можно найти коррелятивные связи между различными погодными
комплексами и обусловливаемыми ими тепловыми состояниями. Завершение этого этапа исследований позволило бы перейти к следующему — составлению климограмм территорий (области, района и т. д.) с учетом многолетних «срочных» данных местных метеостанций и классификации погоды, разработанной по указанному выше критерию. В климограммах должна быть указана вероятность повторения (число дней или процент) разных классов погоды на протяжении года или в отдельные сезоны. При этом можно полностью принимать во внимание различия в климате, обусловливаемые широтой местности, высотой ее над уровнем моря, степенью континентальности, орографическими особенностями и другими факторами, влияющими на климат территории.
Разработка климограмм для той или иной местности позволит перейти к составлению рекомендаций, относящихся к различным объектам гигиенического нормирования. Четвертым, завершающим этапом может быть составление атласа характерных типов климограмм, применительно к которым должны разрабатываться и формулироваться гигиенические требования. Исходя из этого общего плана, мы приступили к разработке классификации тепловых состояний человека, приняв в качестве критерия количество тепла в «оболочке» тела.
Тепловое состояние здорового человека вне периодов напряженной мышечной деятельности с известным приближением, но с достаточной для практических целей точностью может определяться средневзвешенной температурой кожи всегда, когда нет опасности перегрева. Если же она возникает, то вторым критерием теплового состояния человека может служить интенсивность потоотделения.
На протяжении ряда лет Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР проводил широкие экспедиционные исследования на севере, юге и в средней полосе страны, посвященные экспериментальному изучению теплового состояния человека в разных климатических зонах. Подход к проблеме гигиенического зонирования, базирующийся на данных объективного физиологического состояния человека в разных климатических условиях, был осуществлен еще в прежних работах сотрудников института (М. С. Горомосов; И. С. Канд-рор; Г. И. Муравьева) и послужил своеобразным фундаментом для разработки гигиенических рекомендаций в отношении микроклимата жилищ, а также планировки кварталов в южных и северных районах. В настоящей работе делается попытка использовать тот же подход для физиологического обоснования санитарно-климатического зонирования территорий заселения.
Наши исследования проводились в разные сезоны года (зимой в Воркуте и поселке Диксон, весной и летом в Воркуте, Москве, Ереване, Батуми и Ашхабаде). Молодые (18—35 лет) практически здоровые люди, хорошо акклиматизировавшиеся в данной местности, носившие обычную одежду, соответствующую сезону года и метеорологическим условиям в момент наблюдения, совершали на открытом воздухе в течение 60 мин. летом и 45 мин. зимой ходьбу со скоростью около 2,5 км/час (теплопродукция 150—180 ккал/час). Наблюдения проходили при разной температуре—-от —36 до 41°. Всего проведено более 800 комплексных исследований, которыми было охвачено 90 человек. В программу исследований входила регистрация элементов погодного комплекса (температура, влажность и скорость движения воздуха, интенсивность инсоляции), а также определение теплового состояния человека (теплопродукция, температура кожи в 14—16 точках, потоотделение). Опрос исследуемых об их теплоощущениях проводился по семибалльной шкале: 1 — очень холодно; 2 — холодно; 3 — прохладно; 4 — комфортно; 5 — тепло; 6 — жарко; 7 — очень жарко.
Данные о температуре кожи туловища, конечностей и лица при разных уровнях средневзвешенной температуры кожи, а также оценка
теплоощущения в среднем у 27 исследуемых после 45 мин. ходьбы со скоростью около 2,5 км/час при температуре воздуха от 0 до —36° представлены в табл. 1. Теплоизоляция одежды составляла 3—4,5 кло (кисти защищались шерстяными перчатками или меховыми рукавицами; на ногах — шерстяные носки, портянки, валенки).
Приведенные в табл. 1 данные позволяют наметить объективные градации теплового состояния человека. Так, теплоощущение, наиболее близкое к комфортному, наблюдается при средневзвешенной температуре кожи 31—31,9°. При этом происходит понижение температуры кистей рук до 21° и лица до 11°, субъективно воспринимаемое как легкое местное охлаждение.
Таблица 1
Топография кожных температур и теплоощущение у человека в условиях охлаждения при ходьбе (со скоростью около 2,5 км/час) к концу 45-минутного периода
Диапазон средневзвешенной температуры кожи (в градусах) V Ч £ ч Температура кожи (в градусах) а ± ; а— щ *
я X средневзвешенная туловища стопы кисти щеки 050
ЧиСЛ! ний М ± т ° И а С ** Ш
23 — 23,9 16 23,4 ± 0,05 27,4 ± 0,6 21,4 ± 0,7 14,1 ± 0,8 8,2 ± 1,2 1.0
24 — 24,9 20 24,5 ± 0,05 28,9 ± 0,3 22,8 ± 0,6 12,5 ± 0,7 8,1 ± 0,9 1.3
25 — 25,9 28 25,5 ± 0,04 29,4 ± 0,3 23,5 ± 0,7 16,2 ± 1,0 9,1 ± 0,6 1.3
26 — 26,9 45 26,5 ± 0,03 30,4 ± 0,3 25,3 ± 0,5 17,5 ± 0,8 10,0 ± 0,8 1,5
27— 27,9 65 27,5 + 0,02 31,4 ± 0,2 26,2 + 0,4 17,6 ± 0,5 9,6 ± 0,5 1,8
28 — 28,9 43 28,5 ± 0,03 32,3 ± 0,2 27,8 + 0,5 17,7 + 0,7 10,9 ± 0,6 2,4
29 — 29,9 32 29,5 ± 0,04 32,9 + 0,2 29,8 + 0,5 18,7 + 0,6 11,0 ± 0,7 2,5
30 — 30,9 34 30,5 ± 0,04 33,6 + 0,2 30,4 ± 0,4 19,0 ± 1,1 10,9 + 0,6 3,0
31 —31,9 12 31,4 ± 0,07 34,6 ± 0,4 32,4 ± 1,0 21,1 ± 1,6 10,8 ± 1,1 3,7
При средневзвешенной температуре 29—30,9° степень нагретости кожи туловища и стопы близка к уровню теплового комфорта; однако степень нагретости кисти снижается до 19°, лицо сохраняет ту же температуру (11°). Такое состояние характеризуется известным уменьшением общего количества тепла в оболочке тела и субъективно чаще всего -оценивается как «прохладно».
Средневзвешенной температуре кожи 27—28,9° соответствует понижение теплового состояния кожи туловища до 31—32° и еще большее понижение теплового состояния конечностей (кисти до 17,5 и стопы до 26°). Это состояние оценивается как «холодно» (средний балл тепло-ощущений 1,8—2,4) и характеризует умеренное напряжение функций терморегуляторного аппарата.
Наконец, при средневзвешенной температуре кожи 23—26,9° отмечается общее сильное охлаждение организма. Температура кожи туловища снижается до 27—30°, стопы — до 21—25°, кисти — до 12—17° и лица — до 8—9°. Температура пальцев рук и ног иногда падает до 8—12°, а лица — ниже 8°, что сопровождается ощущением боли и грозит местными обморожениями и озноблениями.
Данные о топографии кожной температуры и теплоощущениях исследуемых при положительной температуре воздуха приведены в табл. 2. Наблюдения велись над 63 лицами, находившимися в помещении при 15—35° в состоянии покоя. Теплоизоляция одежды составляла 1—0,5 кло.
Из табл. 2 видно, что состоянию теплового комфорта соответствует средневзвешенная температура кожи от 31 до 33°. При этом температу-
Т а б ли ц а 2
Топография кожных температур и теплоощущение у человека в условиях положительной температуры воздуха в состоянии мышечного покоя
Диапазон , средне-взвешен- х« ной темпе- о х ратуры ко- £ « жи (в гра- х 2 дусах) р ч Температура кожи (в градусах) Теплоощущения в среднем для группы (в бал-
средневзвешенная туловища стопы кисти лба
М ± т лах)
30 — 30,9 40 31—31,9 90 32 — 32,9 124 33 —33,9 157 34 — 34,9 123 35 — 35,9 32 30,5 + 0,03 31,5 + 0,02 32,5 + 0,02 33,5 + 0,01 34,4 + 0,02 35,3 + 0,04 32,7 + 0,2 33,1 + 0,1 33,6 + 0,1 33,9 + 0,1 34,4 + 0,1 35,4 + 0,1 27,6 + 0,4 29,1 + 0,2 30,9 + 0,2 32,4 + 0,2 33.6 + 0,2 34.7 + 0,2 27,6 + 0,4 29.3 + 0,3 31.4 + 0,2 32,6 + 0,2 34,0 + 0,2 35,3 + 0,2 30,5 + 0,6 31.5 + 0,2 32.6 ± 0,2 33.7 + 0,1 34.6 + 0,1 35.7 + 0,2 3,8 4,0 4,0 4.4 4.5 4,7
о»
* ч §Г 8Г 55 $ . . . .
£5 йг ¿>
1 ра туловища близка к 33—33,5°, а температура конечностей равна 29—31°; температурный градиент между туловищем и конечностями составляет 2—4°. При средневзвешенной температуре, превышающей 33°, этот градиент посте- _ пенно сглаживается, при- ?» -»• -г »
нимая в ряде случаев обратное направление.
Имеющийся в нашем распоряжении материал позволяет судить о высокой положительной корреляции между теплоощу-щением и средневзвешенной температурой кожи + 0,97, теплоощущением и интенсивностью потоотделения ( + 0,89). Однако ни при одном из уровней средневзвешенной температуры кожи (за исключением 23—23,9°) не получено 100% однотипных ответов, что говорит об индивидуальных различиях в теплоощущениях разных
лиц даже при одинаковой средневзвешенной температуре кожи (см. рисунок). Так, 33% людей при средневзвешенной температуре кожи 27—27,9° оценивают свои теплоощущения как «очень холодно», 26% как «холодно», 28%—как «прохладно», а 13%—как «комфортные». Следовательно, субъективная оценка теплоощущений не всегда совпадает с данными объективного исследования теплового состояния. Вместе с тем нецелесообразно стремление установить «точные нормативы», удовлетворяющие потребностям всех людей, ввиду возможности более тонкого регулирования теплового состояния отдельными лицами при помощи индивидуально регулируемых средств и мер.
Несмотря на известные индивидуальные различия в оценке тепло-ощущений, отчетливо выявляется их зависимость (по среднему баллу) от показателей теплового состояния — средневзвешенной температуры кожи и потоотделения. Наиболее близкое к комфорту теплоощущение отмечается при температуре кожи 31—32,9° (средний балл 3,8—4,5) и влагопотерях 115—154 г/час. В наших наблюдениях увеличение влаго-потерь на 60—100 г/час по сравнению с уровнем, характерным для со-
МенееГ5 75 80 80 "5 т 203776370 VI
>.0 1,3 1,5 1,1 2,2 2,5 3,1 3<, 3,8 V У 5,1 5,3 5£ ■ / Ш7 ШЗ Ш5 Щб
Распределение теплоощущений у человека в зависимости от средневзвешенной температуры кожи (при ходьбе на открытом воздухе со скоростью 2,5 км/нас). По оси абсцисс: верхняя шкала — потоотделение (в г/час); нижняя шкала — средний балл теплоощущения; по оси ординат — средневзвешенная температура (в градусах); / — очень холодно; 2—холодно; 3 — прохладно; 4 — комфорт; 5 — тепло; 6 — жарко; 7 — очень жарко.
Таблица 3
Физиологическая классификация тепловых состояний человека по степени функционального напряжения аппарата терморегуляции
для выполнения легкой работы на открытом воздухе
В условиях чрезмерной отдачи тепла во внешнюю среду (отрицательный тепловой баланс X) В условиях теплового равновесияЛГ В условиях избыточного прихода тепла из внешней среды (положительный тепловой баланс Т)
Теплоизоляция одежды (в кло) 4,5 4,5 — 3,0 4,5-3,0 3,0-2,0 2,0-0,8 1,7-0,7 0,7 — 0,5 0,5 0,5
Степень функционального напряжения физиологических систем, участвующих в терморегуляции Чрезмерная Большая Умеренная Слабая Миннмаль-ная Слабая Умеренная Большая Чрезмерная
Условные обозначения 4-Х 3-Х 2-Х 1-Х N 1 -Т 2—Г 3 —Г 4 —Г
Средневзвешенная тем-пература кожи (в гра-ч дусах) Менее 23 23 — 27 27 — 29 29 — 31 31—33 33 — 35 Более 34 _ _
2 Температура кожи туло-* вища (в градусах) Менее 27 27 — 31 31-33 32 — 34 33 — 35 Более 34 Более 34 — —
£ Влагопотери испарением * (в г/час) V Уровень перспирации Уровень перспирации Менее 100 Менее 100 100—150 150 — 250 250 — 400 400 — 750 Более 750
Я и § Патологические реакции о к Обморожения Возможны обморожения и ознобления — — — — — — Тепловое истощение
к •в- Преобладающее тепло-ощущение Очень холодно Очень холодно Холодно Прохладно Комфорт Тепло Очень тепло Жарко Очень жарко
Температурный гомеоста- ЗИС Нарушение Возможно нарушение Норма Норма Норма Норма Норма Возможно нарушение Нарушение
стояния комфорта в покое (40—50 г/час), объясняется рабочей нагрузкой (ходьба), требующей дополнительных энерготрат в 50—80 ккал/час. Это согласуется с данными Н. К- Витте, который определяет влагопоте-ри для такой нагрузки при 18—22° в 100—150 г/час.
Оценка функциональной нагрузки на аппарат терморегуляции при повышенной температуре воздуха возможна на основе сопоставления интенсивности потоотделения в этих условиях и во время работы разной тяжести в обстановке температурного комфорта. Так, умеренная работа с энерготратами 365 ккал/час (ходьба со скоростью 6,5 км/час) вызывает при 21—22° влагопотери, равные 250 г/час, что может характеризовать слабое функциональное напряжение аппарата терморегуляции. Работа с энерготратами 550 ккал/час (занятия на велоэргометре 15 кгм/сек, бег со скоростью 9 км/час, гребля 5 км/час и т. д.) при той же температуре воздуха вызывает потери пота 380—400 г/час (Nielsen), что может считаться умеренным напряжением терморегуляторного аппарата. Величина влагопотерь в 750 г/час считается верхним пределом безопасной тепловой нагрузки (Macpherson). Стало быть, влагопотери от 400 до 750 г/час характеризуют большое функциональное напряжение аппарата терморегуляции. Влагопотери более 750 г/час служат показателем чрезмерной тепловой нагрузки, которая у многих здоровых людей может вызвать явления терморегуляторной недостаточности.
Суммируя сказанное, можно предложить физиологическую классификацию тепловых состояний человека применительно к условиям выполнения легкой работы на открытом воздухе (табл. 3). В соответствии с 9 выделенными нами типами тепловых состояний человека мы считаем целесообразным свести все многообразие погодных условий к 9 классам. Каждый из них должен сочетать такие погодные комплексы, которые обусловливают при тех или иных типичных комплектах одежды определенную степень функционального напряжения аппарата терморегуляции.
Рассмотренный нами подход к санитарно-климатическому зонированию территорий заселения на основе данных о тепловом состоянии человека позволяет сформулировать гигиенические требования и рекомендации в отношении планировки населенных пунктов и кварталов, ориентации зданий, внутренней планировки жилых и общественных зданий, применения солнце-, ветро- и дождезащитных устройств, оптимального радиуса обслуживания, эксплуатации общественного транспорта, водоснабжения и т. д. с более полным учетом климатических условий в той или иной местности. Можно предположить, что использование аналогичных принципов окажется полезным и для ряда других смежных дисциплин, например, гигиены труда и курортологии.
ЛИТЕРАТУРА
Витте Н. К. Тепловой обмен человека и его гигиеническое значение. Киев, 1956. — Горомосов М. С. Микроклимат жилищ и его гигиеническое нормирование. М., 1963. — Кандрор И. С. Труды Всесоюзн. научно-метеорологического совещания. Л., 1962, т. 4, стр. 484.— Муравьева Г. И. Гиг. и сан., 1963, № И, стр. 22,— Physiological Responses to Hot Environments (Med. Res. Council. Spec. Rep. Ser. N298). London, 1960, compiled by R. K. Macpherson. — Nielsen M., Skand. arch. Physiol., 1938, Bd. 79, S. 193.
Поступила 13/11 1965 г.
THE THERMAL STATE OF MAN AS A BASIS FOR THE SANITARY CLIMATIC ZONING OF RESIDENTIAL AREAS
I. S. Ka.nd.ror, E. M. Rainer, G. I. Muravieva, D. M. Démina, M. N. Evlampieva
The authors substantiate the determination of sanitary climatic zones in the residential areas with due regard for the recurrence of weather classes, each of which influences the thermal state of man and produces a definite functional strain in the thermoregulating apparatus of the body. As a result of more than 800 complex physio-
logical and meteorological observations carried out over 90 investigated persons in different climatic regions, the authors suggest a physiological classification of the thermal state of man in accordance with the intensity of the functional strain of the thermo-regulating apparatus, and divide all the variety of weather conditions into 9 classes. It is supposed that the sanitary climatic zoning on the basis of the suggested principle gives more precise hygienic recommendations in the field of municipal hygiene with due regard for the climatic features of the region.
УДК 613.633:616.24-003.66/.68
О СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКЕ КОНИОЗООПАСНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЫЛЕН
Н. И. Зеленева, Б. А. Кацнельсон, Б. Д. Кедров, М. Ф. Лемясев,
3. П. Ярош
Институт гигиены труда и профпатологии и кафедра общей гигиены Медицинского
института, Свердловск
Наряду с изучением в эксперименте воздействия различных видов пыли в сравнительном плане важным, хотя и редко используемым подспорьем для получения «шкалы кониозоопасности», которая находит отражение в уровнях предельно допустимых концентраций (ПДК) фиброгенной пыли, может послужить сопоставление данных о распространенности пневмокониоза и уровнях запыленности воздуха на различных промышленных предприятиях или на разных участках одного производства. Мы придаем этому методическому приему подсобное значение лишь потому, что, во-первых, он применим только для оценки давно встречающихся в промышленности видов пыли и, во-вторых, в реальной жизни практически нельзя рассчитывать на то идеальное совпадение «прочих условий», которое необходимо для обоснованности выводов, относящихся к какому-то одному из множества факторов (в данном случае к составу пыли), и достижимо лишь в правильно поставленном эксперименте. Однако, помимо этих серьезных дефектов метода, который можно было бы назвать методом клинико-гигиенических параллелей, не следует забывать и о его достоинствах: объектом изучения служат не животные биологически далеких от человека видов, но сам человек, а длительность и прочие параметры воздействия именно такие, каким подвергается человек в производственной деятельности.
Сказанное можно иллюстрировать результатами обследований, проведенных в 1960—1964 гг. на нескольких предприятиях, где рабочие подвергаются воздействию пыли различных огнеупорных материалов. Эти данные в какой-то мере подтверждают шкалу сравнительной ко-ниозоопасности этой пыли, экспериментальное обоснование которой составило предмет специального исследованния (Б. А. Кацнельсон, М. Ф. Лемясев и др.).
Все медицинские осмотры проводились при непосредственном участии одного из нас (Н. И. Зеленова); рентгенограммы оценивались в рентгенологическом отделении Свердловского института гигиены труда и профпатологии (3. П. Ярош и Т. Д. Андреева); все лица, у которых диагностировался пневмокониоз, проходили стационарное обследование в клинике института и консультировались проф. Д. М. Зислиным. Таким образом, была обеспечена достаточная однородность приемов и критериев диагностики. Анализы воздуха, число которых на каждом предприятии исчислялось сотнями, проводились лабораторией промышленных аэрозолей или кафедрой общей гигиены Свердловского медицин-
