Физиологические механизмы адаптации организма человека к условиям работы в нагревающем микроклимате

Введение. Металлургическая отрасль в КНР является приоритетной по занятости трудового населения . Однако тяжелые условия труда и производственная среда ухудшают здоровье и физический статус рабочих [1–4, 7], что является почвой для развития профессиональных и сопряженных с ними соматических заболеваний трудящихся [8]. Особую социальную значимость и необходимость настоящего исследования составляет неизбежность углубленного изучения вопроса о влиянии нагревающего микроклимата на состояние физиологических механизмов адаптации человека и разработки профессионально-прикладных комплексов по производственной физической культуре, способствующих поддержанию здоровья, двигательной активности и профессионального долголетия [9].

Цель исследования – определить особенности физиологических механизмов адаптации металлургов-сталеваров Китайской Народной Республики, трудящихся в условиях нагревающего микроклимата.

Методика исследования: анализ научно-методической литературы, контент-анализ нормативных документов, физиологическое наблюдение, социологические методы (анкетирование рабочих-сталеваров, литейщиков, прокатчиков, работающих на металлургических предприятиях Китайской Народной Республики, в том числе экспертная оценка, интервьюирование руководителей предприятий, врачей и др.), мониторинг температуры кожи сталеваров в пяти точках (лоб, грудь, кисть, спина, голень) с расчетом средневзвешенной температуры поверхности тела (СВТк) термохронов «iButton» – термодатчиком температуры (Cor Temp).

Оценка морфологического статуса рабочих включала в себя измерение роста (см), массы тела (кг); определение компонентного состава тела биэмпидансометриче-скими весами (Жк; Мк); силы мышц кисти с использованием кистевого динамометра; определение жизненно важных дыхательных объемов и емкостей спирометрическим методом; выполнение функциональных дыхательных проб (Генчи и Штанге); оценку показателей производительности работы сердечно-сосудистой системы с помощью электронного тонометра: ЧСС, САД; ДАД; ПД. Профессионально важные качества оценивались тестированием физического статуса (общей выносливости по результатам выполнения Гарвардского степ-теста; статической выносливости; взрывной силы; гибкости; ИФС-индекса физического состояния; устойчивости в позе Ромберга на двух ногах). Также использовались психофизиологические методы (тестирование на программно-аппаратном комплексе ИВПС 2.1.) и методы математической статистики.

Исследование проводилось с октября 2014 г. по февраль 2018 г. Проведено обследование 184 человек, трудящихся на металлургическом заводе «Цзи Юань» в уезде Пинь Ло, в поселке Тай Си провинции Нинся КНР.

Результаты и их обсуждение. Основная работа сталевара – выплавка металла. Сталевар трудится на сталеплавильных печах. Согласно Трудовому праву [11] и Закону Китайской Народной Республики [10] регламентированы сменный график работы металлургов-сталеваров не более 8 часов и возраст рабочих – старше 18 лет. Режим труда сталевара неравномерен с распределением периодов работы по сменам. Отмечено нерегулярное чередование смен у рабочих-металлургов. Сталевары и их подручные имеют постоянное рабочее место. Это – конвертерная и фурменная площадки, территория, прилегающая к конвертерам. Существует частичная механизация труда: при выполнении работ сталевар (подручный) применяет ручной и механизированный инструмент. Среди операций труда сталеваров – активные физические упражнения: выпады вперед с наклоном корпуса, держа на вытянутых руках металлический прутик; удержание металлического прутика, стоя на 2-х ногах (ноги врозь). Проведена оценка микроклимата в «горячем» цехе завода Нинся. В сталеплавильном цехе металлургического завода 62– 67% тепла поступает во внешнюю среду за счет инфракрасного излучения, 33–38% конвекционным переносом тепла. Показатели микроклимата горячего цеха металлургического предприятия представлены в таблице 1.

Таблица 1

Микроклиматические условия «горячего» цеха завода Нинся

Показатели микроклимата
Температура воздуха в цехе, среднее значение	Относительная влажность	Эффективная температура
°С	%	°С
64,1	55,0	35,11 – 55,8

В помещении цеха, где проведен замер, температура воздуха в течение дня в среднем составила + 64,1°С, и, по субъективной оценке, сталеварами воспринималась с ощущениями «очень жарко». В летнее время температура воздуха в цехе превышает температуру за пределами цеха на 12°С. У всех рабочих наблюдалась эффективность влагопотерь от 80 до 100%. Температура поверхностей – 80-96°С. Воздух в цехе отличается значительной подвижностью, скорость 3 м/с. Для поддержания высокой влажности в цехе имеется несколько источников влаговыделения: валки орошаются водой, стоят бочки для питья.

Таким образом, нагревающий микроклимат, высокая температура, воздействие теплового излучения, загазованность и запыленность помещения оказывают отрицательное влияние на морфофункциональное состояние рабочих-сталеваров, вызывая негативные сдвиги в работе их организма. Это выражается в изменении показателей производительности работы сердца и ухудшении легочной вентиляции, что нашло отражение в данных физиологического тестирования. У рабочих-сталеваров отмечено повышение ЧСС в среднем до 184 ±1,96 уд/мин (против 66,27±1,80 уд/мин в условиях покоя); повышение САД в среднем до 142±2,64 мм рт.ст. (против 137,27±1,72 мм рт.ст. в условиях покоя); снижение ДАД в среднем до 84±3,56 мм рт.ст. (против 86,55±2,33 мм рт.ст. в условиях покоя); повышение ПД – 52,50±0,23 мм рт.ст. (против 50,50±0,53 мм рт.ст. в условиях покоя).

Особенно чувствительными к действию нагревающего микроклимата являются показатели системы внешнего дыхания рабочих-сталеваров КНР. Необходимо отметить, что по данным анкетирования курение отмечено у 100% рабочих- металлургов как сталеваров, так и прокатчиков, литейщиков и рабочих климатических цехов; причем более 80% опрошенных курят по пачке и более сигарет в день. Средни е значения данных жизненных объемов и емкостей по результатам спирометрии составили: ЖЕЛ – 2572,27 ± 231,48 мл, (что составляет 73,4% физиологической нормы); ДО – 830,36±101,10 мл, (что соответствует физиологической норме); РОвд – 1298,18 ± 171,79

мл, или 68,3% нормы; РОвыд – 526,18 ± 44,22 мл или 47,8% нормы; проба задержки дыхания при спокойном дыхании – 31,36 ±1,95 с – в пределах нормы; проба Штанге – 32,12 ± 2,01 с – 80% нормы; проба Генчи – 25,54±1,97 с – в пределах нормы. Полученные данные свидетельствуют о значительном ухудшении легочной вентиляции у рабочих «горячего» цеха металлургического предприятия, высоком риске формирования профессионально-зависимых заболеваний дыхательной системы, в том числе и рака легких [4].

Проведен анализ межсистемных отношений показателей ведущих функциональных систем. Сильными корреляциями связаны показатели 1.ЖЕЛ и общей выносливости; 2.ЖЕЛ и статической выносливости; 3.ДО и общей выносливости; 4. РО на вдохе и общей выносливости 5. Статической выносливости и показателя способности противостоять гипоксии (проба Генчи).

Как видно из рисунка 1, показатели функции нервно-мышечного аппарата тесно связаны корреляционными связями с показателями дыхательной системы: из 19 корреляций – 5 – сильные, 14 – средней силы.

ЖЕЛ – жизненная емкость легких ДО – дыхательный объем

РОвд – резервный объем вдоха РОвыд – резервный объем выдоха

ПШ – проба Штанге

ПГ – проба Генчи

ПР – поза Ромберга

Гт – гарвардский степ-тест

Св – статическая выносливость Ст – сила мышц туловища

Ск – сила кисти

Г – гибкость

В – общая выносливость

Вс – взрывная сила

Рисунок 1. Характеристика межсистемных корреляционных взаимосвязей показателей мышечной системы и дыхательной системы

Как показали педагогические наблюдения, в течение смены рабочие-сталевары обильно потеют. В результате таких потерь формируется смешанный дегидратацион-ный синдром с потерей воды, солей, витаминов и микроэлементов. В течение смены, по данным визуального наблюдения, отмечена дискоординация движений, снижение внимания рабочих, падение физической работоспособности.

Проведен мониторинг температуры кожи сталеваров в пяти точках (лоб, грудь, кисть, спина, голень) датчиком температуры (Cor Temp). Закрепление датчиков проведено с помощью медицинского лейкопластыря. К концу рабочей смены у рабочих-металлургов наблюдалось резкое покраснение лица и обильное потоотделение. Субъективно в конце рабочего дня сталевары часто отмечают ощущение «потемнения» в глазах, слабости, пульсирующую головную боль, неуверенность в походке, головокружение, тошноту подобно феномену «мертвой точки». У 45% рабочих отмечены судороги и боли мышц голени в конце рабочего дня. Согласно данным анкетирования, у рабочих-сталеваров выявлены симптомы хронического перегрева. Возможно, это в высокой степени обуславливает частые обострения поражений ЖКТу рабочих. Для восстановления теплового баланса рабочие используют обливание обычной холодной водопроводной водой каждые 15 с в помещении перед цехом (коридоре).

Проведен анализ колебаний температуры (Т) в 10.00 по данным исследуемых точек: Т лба макс. с 9-ой мин = 44,5°С; Тмин. =27°С на 1-ой мин; Т грудь макс. с 9-ой мин. =45,5°С; Тмин. =31,5°С на 1-ой мин; Т рука макс. с 10-ой мин =45,5°С; Тмин. =31,1°С на 1-ой мин; Т спина макс. с 9-ой мин =41,5°С; Тмин. =31,5°С на 1-ой мин; Т левой голени с 10-ой мин макс. =41,5°С; Тмин. =27,5°С на 1-ой мин.

Рассчитаны значения средней температуры по всем исследуемым точкам. Как показывают цифровые значения данных, максимальные средние температуры отмечены на точках груди и левой кисти сталеваров, что логично связано с условиями труда (рисунок 2).

Рисунок 2. Показатели средней температуры 5-ти точек

Оценка психофизиологического статуса рабочих-металлургов выполнена в программе «Исследователь временных и пространственных свойств человека версия 2.1» (ИВПС 2.1) [6]. На основании критериев значимости был отобран комплекс тестов для экспериментального исследования процессов восприятия времени и пространства, пси- хомоторных способностей человека, свойств нервной системы. Данные представлены в таблице 2.

Важным для формирования рекреационной двигательной программы отбора физических упражнений является замедление у рабочих-сталеваров времени реакции на звук, на движущийся объект, реакции выбора и замедление отсчета индивидуальной минуты (ИМ), что говорит о преобладании процесса торможения и развитии синдрома явного утомления после рабочей смены.

Таблица 2

Данные средних значений психофизиологического тестирования рабочих-сталеваров (п=184чел.) металлургического завода провинции Нинся

Возраст испытуемых	Время реакции на свет	Время реакции на звук	РДО	Время реакции выбора	Индивидуальная минута
	с	с	с	с	с
31-40лет (n=92)	0,31±0,06	0,52±0,43	0,19±0,31	0,42± 0,10	51,78± 6,87
41-48лет (n=92)	0,38±0,12	0,64±0,21	0,29±0,42	0,56± 0,17	69,78± 7,11
Диапазон нормы здорового взрослого человека	0,26-0,32	0,32-0,39	0,12-0,28	0,33-0,43	49,52-64,68

Данные теппинг-теста [5] отмечали, независимо от возраста, среднюю силу условного возбуждения ЦНС в 34% случаев, средне-слабый вариант теста 52% и слабый в 14% случаев. Полученные результаты отражают наличие симптомов хронического утомления рабочих.

Тяжесть труда сталевара относится к четвертой категории. Оценка напряженности труда осуществляется в соответствии с «Методикой оценки напряженности трудового процесса», по которой наивысшая степень напряженности труда соответствует классу 3.3. Труд сталевара оценен нами как напряженный – 3.3.

Заключение. На основании полученных данных следует заключить, что в основе физиологических механизмов адаптации человека к условиям нагревающего микроклимата лежит выраженное напряжение работы ведущих функциональных систем организма человека, что проявляется в определенном уровне межсистемных взаимосвязей показателей физического статуса, нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной и терморегуляторной систем и физических качеств. Такое напряжение межсистемных отно- шений обеспечивает высокую жизнедеятельность организма человека в условиях нагревающего микроклимата.

При работе человека в условиях термических раздражителей в организме происходят негативные функциональные сдвиги, что выражается в резком снижении легочной вентиляции, повышении артериального давления, замедлении рефлекторных реакций на звуковой и световой раздражитель, реакции выбора и времени индивидуальной минуты; резком повышении температуры различных точек кожи. Возможно, это объясняет повышенный уровень заболеваемости рабочих-металлургов КНР, подвергающихся значительной тепловой нагрузке.