Микроклимат – состояние окружающей среды в ограниченном пространстве, определяемое комплексом физических факторов и оказывающее различного рода влияние на организм человека.
Классификация типов микроклимата:
v Оптимальный микроклимат – микроклимат, при котором обычный человек находится в ощущении теплового комфорта.
v Допустимый – микроклимат, который может вызвать преходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния человека.
v Нагревающий – микроклимат, параметры которого превышают допустимые величины и могут быть причиной физиологических сдвигов, а иногда причиной развития патологических состояний и заболеваний (перегревание, тепловой удар, и др.).
v Охлаждающий – микроклимат, параметры которого ниже допустимых величин и могут вызвать переохлаждение и, связанные с этим, патологические состояния и заболевания.
Элементы микроклимата.
1. Температура воздуха.
2. Влажность воздуха.
3. Скорость движения воздуха (для ЛПУ - кратность воздухообмена).
4. Атмосферное давление.
Температура воздуха
У поверхности земли температура воздуха в зависимости от широты местности и сезона года колеблется в пределах около 100° С. С подъемом на высоту температура воздуха постепенно снижается (примерно на 0,56° С на каждый 100 м подъема). Эта величина называется нормальным температурным градиентом. Однако при определённых условиях (низкая облачность, туман) температурный градиент может нарушаться и наступает температурная инверсия, когда верхние слои воздуха становятся более теплыми, чем нижние. Возникновение температурной инверсии способствует созданию высоких концентраций загрязнений, выбрасываемых в воздух.
Комфортным тепловое состояние среды и человека считается при температуре воздуха 17-22 °C, предельно допустимым - при верхней границе 25 °C и нижней 14 °C; предельно переносимым - соответственно при 35 °C и 10 °C; экстремальным - при 40 °C и -40-50 °C. В последнем случае обычная зимняя одежда не может поддерживать тепловое равновесие организма.
Для рассмотрения вопросов влияния температуры воздуха на организм человека необходимо вспомнить основные механизмы терморегуляции.
Терморегуляция
Температура тела человека и высших животных поддерживается на постоянном уровне, несмотря на значительные колебания температуры окружающей среды. Такие организмы с постоянной температурой тела называются гомойотермными. Гомойотермные организмы, имея постоянную температуру тела, ведут активный образ жизни при значительных колебаниях температуры внешней среды.
Одним из важнейших условий для нормальной жизнедеятельности человеческого организма является сохранение постоянства температуры тела.
Изотермия — постоянство температуры тела — имеет для организма большое значение, т. к. она, во-первых, обеспечивает независимость обменных процессов в тканях и органах от колебаний температуры окружающей среды; во-вторых, обеспечивает температурные условия для оптимальной активности ферментов.
Температурная карта тела.
Температура крови притекающей к правому предсердию – 37 оС,
Температура печени – 38оС.
Нормальная температура тела 36,7 °C
Нормальная температура лба 33,4°C
Температура кожи лица – 33,5оC
Нормальная температура в подмышечной впадине – 36,6°C
Нормальная температура ладоней рук 24-32,8°C
Нормальная температура подошв ног 24-30,2°C
Температура замерзания крови от -0,56 до -0,58°C
Удельная теплоемкость крови 3,9 кДж/(кг* °K)=0,93 кал/(г* °С)
Удельная теплоемкость человеческого тела средняя 3,47 кДж/(кг* °K)
Масса воды, испаряющаяся с поверхности тела и из легких 0,8-2,0кг/сутки
Наиболее благоприятная относительная влажность воздуха 40-60%
Температурные пределы жизнедеятельности человека:
35,8 – 37,8оС – биохимические процессы протекают нормально,
40 – 42оС – возникает тепловой удар из-за снижения активности ферментов,
43оС – денатурация ферментов,
31 – 34оС – возникает централизация кровообращения,
20 – 27оС – фибрилляция сердца, потеря сознания,
19,3оС – полный анабиоз.
Способность гомойотермных организмов поддерживать температуру тела на постоянном уровне обеспечивается двумя взаимосвязанными процессами - теплообразованием и теплоотдачей, равенство которых обеспечивает изотермию организма.
Процессы, связанные с образованием тепла в организме (теплопродукции), объединяют понятием химическая терморегуляция, а процессы, обеспечивающие отдачу тепла (теплоотдачу) - физическая терморегуляция.
Пути теплопродукции.
1) Химический термогенез.
а) окислительное фосфорилирование Б, Ж, У, при этом 25% энергии превращается в тепловую. Этот механизм активируется физической активностью (ходьба – в 3 – 4 раза, работа – в 7 – 10 раз) и адреналином (при эмоциях, страхе).
б) неокислительное фосфорилирование – в тепло превращается 75% энергии. Активируется в течение нескольких дней при длительном снижении температуры окружающей среды. При этом увеличивается выработка тироксина, адреналина, усиливается катаболизм жира в адипоцитах и выход ЖК в кровь, их окисление с образованием тепла.
2) Сократительный термогенез.
а) 60% теплопродукции в покое образуется за счет тонуса мышц.
При снижении температуры появляются терморегуляторные тонические сокращения, развивающиеся в области мышц спины, шеи и некоторых других областей. Теплопродукция возрастает на 40 – 50%. При этом формируется поза, уменьшающая теплоотдачу.
б) Холодовая дрожь– непроизвольное сокращение мышц, возникающее при снижении температуры сердцевины тела. В отличие от теплообразования при произвольных мышечных сокращениях теплообразование при дрожи является экономным способом теплопродукции, т. к. в тепловую энергию переходит почти вся энергия мышечного сокращения. Отсутствует ее потеря за счет конвекции (как при произвольных сокращениях).
Пути теплоотдачи. При обычных условиях человек в среднем теряет в сутки около 2400-2700 ккал. С поверхности тела тепло отдается в виде излучения (инфракрасная радиация), кондукции (проведения) путем непосредственного контакта с окружающими предметами, конвекции за счёт теплообмена с прилегающим к поверхности тела слоем воздуха и испарения (в виде пота).
В обычных комфортных условиях (при комнатной температуре в легкой одежде) соотношение степени теплоотдачи этими способами следующее:
Теплопотери организма человека в состоянии покоя и теплового комфорта ( t воздуха = 21°С; t ограждающих поверхностей = 18°С; влажность воздуха = 50%, v = 0,2 м/с) составляют:
Отдача тепла излучением – 45%,
Отдача тепла конвекцией – 30%,
Отдача тепла испарением пота –10%,
Прочие пути (нагревание пищи, удаление экскрементов, испарение влаги с поверхности альвеол и др.) – 15%
Эти цифры приведены для ориентирования, а в действительности они значительно колеблются в зависимости от конкретных условий.
Испарение. На испарение 1мл. воды расходуется 580 кал тепла. Через легкие испаряется в норме за сутки 350 мл Н2О, что обеспечивает отдачу 8% тепла. Этот процесс регулируется частотой и глубиной дыхания (тепловая одышка). С поверхности кожи в покое выводится 25% тепла. Это так называемое неощутимое испарение. За сутки этим способом испаряется 500 мл. Н2О. При повышении температуры тела неощутимое испарение дополняется работой потовых желез. Потообразование по сравнению с покоем может увеличиться в 10 – 20 раз и достичь 3,5 – 12 л. в час (физическая работа, при повышении температуры воздуха). Но охлаждение за счет испарения требует адекватного поступления воды и эффективно при низкой влажности и достаточной скорости движения воздуха.
Теплоизлучение с поверхности кожи. Эффективно если температура воздуха ниже температуры тела. При температуре воздуха 20оС таким способом отдается 70% образующегося тепла. Излучение зависит от величины кожного кровотока – зависимость прямо пропорциональная.
Конвекция – теплоотдача за счет перемещения нагретого кожей воздуха и смена его на холодный. Увеличивается при большой скорости движения воздуха (ветре). Способ эффективен, если температура воздуха ниже температуры кожи.
Теплопроведение – отдача тепла нагретым телом менее нагретому (например, охлаждение при купании в водоеме).
Используя эти механизмы теплоотдачи, организм может в значительной степени защитить себя от воздействия высоких температур и предотвратить перегревание.
Если, несмотря на активацию обмена веществ, величина теплопродукции организма становится меньше величины теплоотдачи, возникает понижение температуры тела, получившее название переохлаждения, или гипотермии. Если интенсивность теплопродукции превышает способность организма отдавать тепло развивается гипертермия.
Гипотермия2
Гипотермия - типовая форма расстройства теплового обмена - возникает в результате действия на организм низкой температуры внешней среды и значительного снижения теплопродукции. Гипотермия характеризуется нарушением (срывом) механизмов теплорегуляции и проявляется снижением температуры тела ниже нормы.