时间不工作的人建议的工作量是第一天40%,第二天60%,第三天80%,第四天100%。
人们对热适应的能力有很大的差异,因此即使有一个严格控制的热适应计划,工作于高温环境中的工人必须在达到生理极限水平的适应过程中进行生理监测。
8.1.5高温的各项指标
1热压指标HSI
它是现有的综合性最好的指标之一,但由于太复杂而未普遍使用。新陈代谢产生的体热通过传导、辐射和向环境的蒸发来散发,这种能力用HSI度量。它指出了散热的相对容易或困难程度。它也考虑了像温度,湿度和空气运动之类的环境因素,附加考虑了新陈代谢速率和服装的影响。
2热指标 它是对热和湿度影响人体自身冷却能力的量度。热指标量度表示在图8-3中,每条线代表了对人有相同的总体影响的空气温度和相对湿度的组合。在高风险组中的4类影响列在下面:
表8-1 高温的影响
类别 热指标 总体影响 1 极热 55℃ 持续的热暴露极可能引起热中暑
2 很热 41-55℃ 长期的热暴露和/或体力劳动可能引起中暑、热痉挛或热衰竭 3 热 32-41℃ 长期热暴露和/或体力劳动可能引起中暑,热痉挛和热衰竭 4 很温和 27-32℃ 长期暴露和/或体力劳动可能引起疲劳
美国国家气象服务机构使用热指标的目的是使人们意识到热-湿组合是危险的,能引起中暑或痉挛。
8.1.6高温对绩效的影响
1对体力工作的影响 高温引起体力劳动所用肌肉和散热皮肤间争夺血液,因此在热环境中比在一个适宜环境中进行重体力劳动会更早地出现筋疲力尽。坐着休息的男性能忍受100牛津热指标3小时或更长时间,而在其承担负荷为280千卡/小时工作时,忍耐时间减至30分钟。在有效温度升至大约28℃ET时,并不影响人的生产效率;有效温度继续升高,生产效率才开始下降。在大约30℃ET时,生产效率降至90%;随着有效温度的继续升高,生产效率下降速率加快,在34℃ET时,生产效率降至50%。
2对运动神经绩效的影响 (1).高温对绩效的影响与工作类型有关。认识和观察任务可分成简单和复杂两类。 ① 简单任务包括视觉和听觉的反应,解决算术问题,译码和短期记忆等。简单任务的绩效降低通常不是由热环境引起的,除非在环境条件接近生理热容忍极限时才会影响简单任务的绩效。实际上,在热环境中,短时地进行这些简单任务能提高绩效。 ② 复杂的任务包括追踪,时刻警惕的任务和复杂的双重任务等。在30-33℃WBGT时,开始出现绩效降低。一般认为暴露时间的长短与绩效的降低没有显著的关系。在同样的WBGT温度下,暴露30分钟及几个小时都有可能发生绩效降低的情况。
(2).高温引起的绩效降低的原因有:警觉的变化、意志和体温的影响。 ① 警觉的变化:高温开始时提高警觉程度,经过一段时间后将降低警觉程度。这可解释高温对简单任务绩效最初有促进作用。高温最初把警觉总水平提高到更接近于最佳警觉状态。 ② 意志的影响:某些与高温有关的绩效降低是由于个人努力水平降低,也就是向不可控的高温“屈服”。 ③ 体温的影响:绩效的降低可能与脑部温度和身体内部温度升高有关,大脑会对外界热量的大幅度的变化立即产生反应。
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3对安全行为的影响 我们观察工人的不安全行为与环境温度的关系为“U”字型,在17-23℃WBGT之间,工人不安全行为比例最小,当气候条件在这段适宜的范围之外时,不安全行为事件增加。因此,值得为人们提供舒适的工作环境。
4减小高温影响的建议 减小高温影响最好采用系统化和综合性的方法。
使用空调,电风扇或除湿器来改变大气状况。当空气温度低于皮肤温度时,提高空气流速可增加传导性的散热;提高工作区的空气速度,减小相对湿度和湿气可增加蒸发性的散热;辐射性热源要用适当的障碍物来遮掩以保护工人。
改变任务方式以减小高温的影响。减小完成任务所需的能耗水平能大大减小高温影响;经常在凉快的环境中休息以及限制在热环境中的时间;在工作区附近提供足够的凉水,并鼓励所有工人多喝水。
让工人们进行适当的工作、对其进行卫生知识培训和急救实践训练。系统化的适应和健身计划对提高高温忍耐度是重要的;同时应当通过健康检查来找出不耐热的人,并为其选择合适的工作。
通过各种保护设备减小工作环境中的高温影响。包括水冷或空气冷却的背心或帽子、冰袋背心或隔热服等。减小高温影响,背心比帽子有效,冰袋背心效果最好。穿一件冰袋背心通常在工作中就能渐渐适应热环境。这些设备不仅确实减小了热衰竭,而且不妨碍热适应过程。
8.1.7低温
低温对健康危害的严重性比高温小。虽然低温也会使人死亡,但很少发生,而死于中暑的却较为普遍。 与寒冷环境有关的工作者的主要职业性伤害是冻疮,通常发生在用冷冻产品或接触冷的金属或液体时。
1低温的生理影响 主要有两种生理影响:血管收缩和寒颤。当体内温度降至28℃以下时,会危及生命。
(1).血管收缩。身体遇冷首先会收缩皮肤和四肢的血管。流向这些部分的血流会大大减少,使得温暖的血液能避开冰冷的皮肤,减少散失到环境中的热量;并且,皮肤的绝热能力提高至6倍。这样,手指和脚趾的温度将迅速降至周围空气的温度,引起局部冷伤害。血管收缩也能使更多的血液流向内部器官,这也就是为何在冷环境中排尿多的原因。
血管收缩也会影响血液流动的通畅性,限制了血液的含氧量,最终肌肉疲劳,使血管膨胀,未经循环缺氧的血液流入组织,使皮肤发青。
(2).寒颤。假如身体核心温度不能由血管收缩维持,身体将通过寒颤来提高新陈代谢热产量。它能使新陈代谢的水平提高至休息状态下热平衡的2-4倍。这足能抵销散失到环境中的热,使净热存储为零。身体条件越好,寒颤产热效率越高,保持寒颤而不衰竭的时间越长。
2严酷的低温 最常见的冷伤害是冻疮。冻疮是身体组织受冻,在组织细胞中形成冰晶。手脚最容易受冻,能引起冻疮。即使内核温度保持在正常水平,但与低温金属或液体接触也能引起皮肤受冻。更深层的组织受冻时会出现真正的危险.,组织细胞会被冰晶弄破裂,血液细胞会在血管中凝集,导致坏疽。
低温可引起体温过低,通常表现为体温低于35℃。最初阶段表现为不辨方向,冷淡,幻觉或兴奋。当体温进一步降低时,人可能昏迷,甚至死亡。在极端的低温下,身体的新陈代谢速率变慢,身体需要更少的氧气。如掉到冰冻的湖中的人(特别的是孩子)即使在水中10分钟后奇迹般地生存下来,往往很少或没有大脑损伤。冰冻的水降低了身体温度,减少了大脑对氧气的需求。正常体温下,缺氧3分钟必然损伤大脑。
3对低温的适应 人重复地暴露于冷环境中,即使没有明显寒颤时,新陈代谢速率也会提高。习惯于把手伸到冷水中的切鱼片工人,他们流向手的血流增加以使手保持暖和。生理性的适应,相对于技能、经验和健康状况的重要性来说,其实际价值是很小的。
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4低温的指标:风冷指数WCI WCI是度量空气温度和风速对人不适感的联合影响的一个指标,表明冷环境中的相对严酷性,特别是风速低于80km/h时。实际上常用的是等效风冷指标。
等效风冷指标指与给定的空气温度和风速时等效的风冷温度。即在和风状态下,某个空气温度与给定的空气温度和风速的联合作用产生相同的主观不适感。如气温-1℃,风速64km/h,与气温-22℃,和风状态有相同的不适感。
表8-2不同气温和风速下的等效风冷指标 风速 气温 (℃) (km/h) -1 -7 -12 -18 -23 -29 和风 -1 -7 -12 -18 -23 -29 8 -3 -9 -14 -21 -26 -31 16 -9 -16 -23 -28 -36 -43 32 -15 -23 -31 -39 -47 -55 48 -19 -28 -36 -45 -54 -61 64 -22 -30 -38 -47 -56 -65
5低温的主观感受 舒适或不适的感觉部分与皮肤温度有关。表8-3表明各种感觉时的平均皮肤温度和手部皮肤温度。
表8-3 与皮肤温度有关的主观感觉。
感觉 平均皮肤温度℃ 手皮肤温度
33.3 舒服
31 20 感到不舒服的冷
30 令人寒颤的冷
29 15 极冷
5 痛苦的冷
8.1.8低温对绩效的影响
影响绩效的因素有任务或功能的特定类型,空气温度、湿度、空气流动和辐射的相互作用,暴露时间长短,
身体是暖和还是寒冷,冷却速度,不同身体部位的暴露,适应性和个体差异。
1体力劳动 低温对体力工作有破坏性影响。身体核心温度或肌肉温度的降低减小身体作功能力,导致肌肉力量和忍耐度降低。身体核心温度每降低1℃,最大作业量(持续小于3分钟)下降4-6%。对于持续3-8分钟的作业任务,下降水平为8%。原因有两个:其一,身体核心温度下降减小了肌肉中新陈代谢的速率;其二,寒冷减小了神经中枢在外围运动神经中的传导速率。
2触觉灵敏度 触觉灵敏度是皮肤温度的L型函数,每个人有一个相对稳定的临界温度,在该温度下,绩效显著降低。 灵敏度下降使得使用物体的任务变得困难。例如,组装和修理任务就受寒冷的不利影响。
3手工任务绩效 皮肤温度下,慢冷却比快冷却导致更大的绩效降低,更深层组织温度对绩效降低影响更大。
不损害绩效的下限为以平均手部皮肤温度计为13-18℃,按周围温度计约从24℃降至13℃时绩效有一个适度的下降,在13-1.7℃时,绩效急剧下降。
在冷环境中进行手工工作绩效提高的水平比在温和气候中进行时要高。起初学习一项任务时,在冷环境中可能比在温和气候中较不利些,一旦掌握了技巧,在冷环境中进行可能比在温和环境中进行更有利。
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4跟踪任务的绩效 周围温度为4-13℃时跟踪任务受到寒冷的显著影响。此时工作者激情显著消失,漠不关心的情绪增浓,这使得绩效降低。
5反应时间 寒冷对基本反应时间影响不大,但确实存在不利影响。
6脑力活动 低温对脑力劳动的影响的证据不明确,一些人发现没有什么影响,另一些人发现有影响。寒冷干扰某些类型的脑力活动的绩效,影响状况将依赖与任务类型,寒冷的严酷程度,被试者技术水平,以及被试者先前在冷环境中工作的经验。
8.1.9低温的保护措施
1使用手套 主要用手的工作或其它活动可以戴手套。要求用灵巧的手指时,可以使用半截手套,这样可露出手指的末端和中节,保护手的其它部分。必要时可对手指暴露的部分提供一些附带性的保护。
2使用辅助加热器 辅助加热的方法对保持任务绩效很有用。在某些情形中(建筑或伐木等工作)不适宜使用辅助加热器。
3取暖设施 暴露于寒冷中往往会有一个或几个相关的指标(像皮肤温度,手皮肤温度,身体核心温度,空气温度,工作绩效等〕超过合理的忍耐水平。当超过这些忍耐水平时,人应到取暖的地方(像暖和的房间〕暖和一段时间再进行工作。
4讨论 为了有效的和安全的设计工作,就要理解空气温度,湿度和空气流动对人类健康和工作绩效的影响,以及各种保护措施的效率。
8.2照明 当人们在室内或夜间活动时,通常必须要有一定形式的人工照明。人工照明系统的设计确实对那些使用该环境的人的绩效和舒适感以及人们对环境的有效反应有影响。照明工程既是一种艺术又是一种科学。科学性的方面包括对各种照明参数的测量和高能效的照明系统的设计。艺术性体现在给含光源来创作, 像饭店、橱窗里的特殊照明,或完成一个特殊的色彩设计。
8.2.1光
光是能使视网膜产生兴奋和产生视觉的辐射能源。 整个电磁波波长从10-15米到104米,范围包括宇宙射线,伽玛射线,X射线,紫外线,可视光谱,红外射线,雷达波,调频波,电视波和电台广播波及电力波。
1. 颜色 光波波长不同,光颜色也不同。如波长为400纳米左右为紫光,450纳米为绿光等等。周围亮度约为3cd/m2时,眼睛才能看到颜色。眼睛对各种波长的光线敏感程度不同。眼睛由两类基本的细胞─杆状和锥状细胞构成,每一类都有它自己的敏感功能。在高亮度下,杆状和锥状细胞都发挥作用(亮视觉),此时眼睛对绿光是最敏感的。照明度下降时,锥状细胞停止发挥作用,杆状细胞承担了全部视觉工作(微光视觉),此时眼睛对波长为500纳米左右的光是敏感的。从亮视觉到微光视觉的敏感性的变化称为普尔钦效应。应用该效应的一个实例是把耙子做成蓝绿色以提高夜间的可视性。
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光线有两个来源:白炽体(“热”光源,像太阳,照明器或火焰)和发光体(“冷”光源,即在周围能看到的发射光线的物体)。白光包含大部分波长,且各种波长近似等量。但在特定范围的光谱内,较其他范围有更大的能量的光,则呈现黄、红、蓝等色。
光源的色温是描述其显示色彩的。当热辐射光源(如白炽灯、卤钨灯等)的光谱与加热到温度为Tc的黑体发出的光谱分布相似时,则将温度Tc称为光源的色温,其单位是绝对温度(K)。中午阳光的色温度为5500k。较低的温度显得更红些,较高的温度显得更蓝些。色温所区别的仅是光源的色彩,而不是实际的光谱成分。不同的光谱成分可以有相同的色彩。但用它们照射某表面时可以产生不同的颜色。因此,色温并不完全可靠地指出物体在光源照射下所呈现的颜色。
热物体发出的光照到一物体上时,某些特定组合的波长被该物体吸收,反射光是光源的光谱特性和物体的光谱吸收特性相互作用的结果。有色物体在白光下观察,所呈现的是它的自然色。当不同光源分别照射同一种颜色的物体上时,该物体将呈现不同的颜色(表现色),这种现象称为光源的显色性。显色性通常以显色指数表示,并把显色性最好的日光作为标准,其显色指数定为100,其他光源的显色指数均小于100,如表8-4所示。由表可知,物体的颜色将随照明条件的不同而变化,物体的本色只有在天然光照明的条件下才会不失真地显示出来。显色指数愈小,显色性愈差。
表8-4 人工光源的显色指数 光源 显色指数 光源 显色指数 白炽灯 97 金属卤化物灯 53-72 日光色荧光灯 75-94 高压汞灯 22-51 氙灯 95-97 高压钠灯 21 白色荧光灯 55-85 物体所反射出的光有三个特性:主波长、亮度和饱和度。主波长产生颜色的感觉。亮度与反射光相关系,引起明亮的感觉。饱和度是某一窄范围波长内的主要波长,或与同亮度的灰色颜色不同的程度,也称纯度。
2. 光的测量 基本的光学量是光通量,它是指光能从光源发射出来的速率。光通量(φ)的法定计量单位是流明(lm)。1lm(λ=555nm)=0.0015W,即在人眼最敏感的波段内,1lm的光通量相当于0.0015W的功率。光源的发光强度是用光源发出的每单位立体角(Ω)的流明量测算的。光强度(I)的单位是坎德拉(cd)。一个cd的光源发射
12.57lm。I=φ/Ω。其中I指发光强度(cd),φ指光通量(lm),Ω指立体角(sr)。光源置于一球面内部,照到球面内表面任一点的光量称为照明度。如每平方米光通量为1流明(lm/m2)则称照明度(E)为一勒克司(lx)。E=φ/S。
从点光源射到一表面的光量遵循平方反比定律:E=Icosα/r2。其中I是光源的发光强度(坎德拉),r是光源至受照表面的距离(米〕,α为光线在受照射面上的入射角(度)。光线射到一表面,一些被吸收了,另一些被反射了。反射出来的光使我们“看到”物体的形状和颜色。离开一表面的每单位面积的光量称为亮度(L)。离开表面的光线可能是表面反射出来的,或由该表面放射出来的。亮度用光流量(流明)或发光度(烛光)来测量。亮度的公制单位是熙提(sb),国际单位是坎德拉每平方米(cd/m2)。1sb=1cd/cm2=104cd/m2。用照明度为300lx的光源照射的一张放在桌上的纸将有大约70-80cd/m2的照明度。
表面反射的光量与照到该表面的光量的比称作反射系数。对于一个完全漫射的表面,反射系数= 亮度/照明度。当所考虑的表面不是完全漫反射式表面时,反射系数由照明因子代替。照明因子是指站在相同的观察角度,以相同的照明水平照射两个表面(被测表面和完全漫反射式表面),被测表面的照度与完全漫反射式表面的照度的比值。
8.2.2灯和照明器
照明器是一个由一盏或多盏灯及散光部分、固定和保护部分、连接电源部分所构成的完整发光单元,它即可以是常见的圆球状,也可以是精心制作的枝状吊灯。
1. 灯 有两种类型的灯:白炽灯,由电加热灯丝而产生光;和弧光灯,由电流通过气体而产生光。
弧光灯有三类:高强度弧光灯,包括汞灯、高压汞灯、低压汞灯和荧光灯。在荧光灯中,由电流通过气体产生的辐射是不可见的,而这辐射能激活涂在灯泡内表面的磷,从而产生可见辐射光。不同的磷能产生不同颜色的照明光。
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