Взаимодействие человека с окружающей средой
Организм человека постоянно находится во взаимодействии с окружающей его средой. Жизнь человека на урбанизированной территории неразрывно связана со следующими этапами деятельности: труд, пребывание в городской среде, использование средств транспорта, пребывание в сфере быта, активный и пассивный отдых.
Энергообмен человека. Совершение всех видов деятельности организма осуществляется за счет потребляемой им химической энергии, содержащейся в биологическом «топливе» - пище.
Совокупность всех химических реакций в организме, необходимых для обеспечения его веществом и энергией, называется обменом веществ. Используют понятия основного обмена и обмена при различных видах деятельности.
Основной обмен характеризуется величиной всех затрат энергии в организме при полном мышечном покое, в стандартных условиях (при комфортной температуре окружающей среды, спустя 12... 16 ч после приема пищи, в положении лежа). Эта энергия тратится только на поддержание жизни в теле человека. Ее расход составляет 4,2 кДж/ч на 1 кг массы тела. Для человека массой 70 кг общие затраты энергии при основном обмене составляют 294 кДж/ч, что соответствует мощности 81,7 Вт.
При напряжении мышц туловища затраты энергии превышают уровень основного обмена на 5... 10 %, в положении стоя - на 10...25 %, при вынужденной неудобной позе - на 40...50 %.
При интенсивной интеллектуальной работе потребности мозга в энергии составляют 15...20 % основного обмена. Превышение суммарных энергетических затрат при умственной работе определяется степенью нервно-эмоциональной напряженности. Так, при чтении вслух сидя расход энергии повышается на 48 %, при выступлении с публичной лекцией - на 94 %, у операторов вычислительных машин - на 60... 100 %.
Теплообразование и температура тела человека. Нормальная жизнедеятельность человека может осуществляться только при определенных метеорологических условиях: давлении Р, температуре Т, относительной влажности φ и скорости движения W окружающего воздуха. Эти параметры влияют на интенсивность тепломассообмена тела человека с окружающей средой, в процессе которого отводится вырабатываемая организмом теплота, а температура тела поддерживается на определенном уровне, обеспечивающим нормальное протекание обменных реакций в организме человека. Для человека температурный оптимум близок к температуре тела, составляющей около +37 0С, под которой понимают температуру его внутренних органов или «ядра». Ее величина достаточно стабильна и лишь незначительно изменяется в течение суток и с возрастом. Максимальная величина температуры тела (37,0...37,1 0С) наблюдается в 16÷18 часов, минимальная (36,0÷36,2 0С) наблюдается в 3÷4 часа. У пожилых людей температура тела снижается до 35,0...36,0 0С. Жизнедеятельность организма человека возможна лишь при температуре тела не ниже +25 0С и не выше +43 0С.
Теплообмен тела человека с окружающей средой осуществляется через кожные покровы, а также в процессе дыхания за счет нагрева вдыхаемого в легкие воздуха и испарения воды с их поверхности. При этом организм использует все существующие в природе механизмы теплообмена: радиационный (лучистый), конвективный и транспирационный (посредством испарения влаги). Поэтому количество отводимой в окружающую среду теплоты можно представить в виде суммы:
Qотв = Qк + Qр + Qn +Qт +Qд ,
где Qк, Qр , Qn, Qт, Qд - количество теплоты, отводимой за счет конвекции, радиации (излучения), испарения пота, теплопроводности и дыхания соответственно, Вт.
Объем легочной вентиляции определяется как произведение объема воздуха, вдыхаемого за один вдох, м3, на частоту дыхания. Частота дыхания человека непостоянна и зависит от состояния организма и его физической нагрузки. В состоянии покоя она составляет 12÷15 вдохов-выдохов в минуту, а при тяжелой физической нагрузке 20÷25. Полный объем легких человека составляет 4÷4,5 л, однако в процессе жизнедеятельности он используется не полностью, так как это требует больших затрат энергии на работу грудных мышц. Объем легких, используемый при дыхании, зависит от интенсивности выполняемой человеком работы. В состоянии покоя объем вдыхаемого воздуха составляет около 0,5 л, а при выполнении тяжелой работы он увеличивается до 1,5÷1,8 л. Вклад каждого из представленных выше механизмов теплообмена в процесс теплоотдачи от тела человека в окружающую среду зависит от метеорологических условий и интенсивности выполняемой работы. Так, в состоянии покоя при температуре 20 0С на долю излучения приходится 50÷65 %, испарения пота - 20÷25 %, конвекции - 15 %, дыхания - 5 %. При изменении температуры, относительной влажности и скорости движения окружающего воздуха это соотношение меняется.
Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека.
Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на тепловое самочувствие человека и его работоспособность. Например, понижение температуры и повышение скорости движения воздуха способствуют усилению конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота, что может привести к переохлаждению организма.
При повышении температуры воздуха возникают обратные явления. Установлено, что при температуре свыше 25 0С работоспособность человека начинает снижаться
Для человека определены максимальные значения допустимой температуры в зависимости от длительности их воздействия и используемых средств защиты. Переносимость организмом человека высоких температур зависит от влажности и скорости движения воздуха.
Высокая влажность воздуха уменьшает скорость испарения пота, что ухудшает теплосъем с поверхности кожи и ведет к перегреву тела человека. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность воздуха при Тос > 30 0С, когда практически вся теплота, вырабатываемая в теле человека, отдается в окружающую среду за счет испарения пота.
Интенсивное потовыделение при высоких температурах приводит к обезвоживанию организма. Обезвоживание на 6 % влечет за собой нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения, обезвоживание на 15÷20 % приводит к смертельному исходу.
Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных солей, микроэлементов и водорастворимых витаминов (С, B1, В2). При неблагоприятных условиях потери жидкости организмом человека могут достигать 8 - 10 л за смену. При этом потери соли NaCl (ее концентрация в поте составляет 0,3 ÷ 0,6 %) достигают 40 г, что составляет почти 30 % ее общего количества в организме человека. Потери соли крайне опасны для организма.
Длительное воздействие высокой температуры особенно в сочетании с повышенной влажностью может привести к значительному накоплению теплоты в организме и развитию его перегревания выше допустимого уровня - гипертермии - состоянию, при котором температура тела поднимается до 38÷39 0С. При гипертермии и, как следствие, тепловом ударе наблюдается головная боль, головокружение, общая слабость, искажение цветового восприятия, сухость во рту, тошнота, рвота, обильное потовыделение, учащение пульса и дыхания. При этом наблюдается бледность, синюшность, зрачки расширены, временами возникают судороги, потеря сознания. Предельная температура вдыхаемого воздуха, при которой человек в состоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств защиты, около 116 0С.
5.2 Влияние внешних воздействий
на результаты трудовой деятельности.
психология труда
В процессе деятельности реакция организма на внешние воздействия не остается постоянной. Организм стремится приспособиться к изменяющимся условиям деятельности, преодолеть трудности и опасности. При этом возникает состояние психической напряженности, которое канадский физиолог Г. Селье (1936) назвал стрессом. Как показали многочисленные исследования, стресс в трудовой деятельности, в зависимости от его уровня, порождает весьма различные, а порой даже противоположные результаты. Стресс проявляется во всеобщем адаптационном синдроме как необходимая и полезная реакция организма на резкое увеличение его общей внешней нагрузки. Он состоит в целом ряде физиологических сдвигов в организме, способствующих повышению его энергетических возможностей и успешности выполнения сложных и опасных действий. Поэтому сам по себе стресс является не только целесообразной защитной реакцией человеческого организма, но и механизмом, содействующим успеху трудовой деятельности в условиях помех, трудностей и опасностей.
Однако между уровнем стресса и вытекающей из него активацией нервной системы, с одной стороны, и результативностью трудовой деятельности - с другой нет пропорциональной зависимости. Установлено, что с ростом активации нервной системы до определенного уровня продуктивность поведения повышается, тогда, как с дальнейшим ростом активации она начинает падать. Таким образом, стресс оказывает положительное влияние на результаты труда (мобилизует организм и способствует преодолению возникших в труде препятствий) лишь до тех пор, пока он не превысил определенного критического уровня. При превышении же этого уровня в организме развивается так называемый процесс гипермобилизации, который влечет за собой нарушение механизмов саморегуляции и ухудшение результатов деятельности, вплоть до ее срыва. Поэтому стресс, превышающий критический уровень, иногда называют дистрессом.
Итак, пока стресс, вызванный усложнением условий труда, не превышает определенного уровня, он способствует преодолению трудностей. Однако все это достигается за счет мобилизации ресурсов организма. И те виды трудовой деятельности, где необходимость в подобной мобилизации возникает довольно часто, отрицательно сказываются на здоровье занятых в них людей. Люди, которые вынуждены трудиться с максимальной физической и умственной нагрузкой, по наблюдению автора, выглядят как обессиленные. Нормальная загрузка рабочих и их необходимая готовность к труду обеспечивается при 40 - 60%, а в особых случаях кратковременно при 80% от максимальной нагрузки. Оставшиеся 20% рассматривают как резерв, который допустимо использовать лишь в случаях крайней необходимости (при возникновении угрозы для жизни).
Выделяют шесть групп таких производственных стрессоров, отрицательно действующих на современном механизированном и автоматизированном предприятии: интенсивность работы; давление фактора времени (штурмовщина, срочная, аккордная работа и т. п.); изолированность рабочих мест и недостаточные межличностные контакты между рабочими (операторы современного предприятия часто удалены один от другого, находятся в изолированных помещениях); однообразная и монотонная работа (на конвейере, у приборных пультов); недостаточная двигательная активность (многие часы оператор находится в состоянии готовности к действию, тогда как необходимость действия возникает редко); различные внешние воздействия (шумы, вибрации, высокие температуры и т. п.).
Таким образом, гипермобилизация организма приводит к чрезмерным формам психического состояния, которые называются дистрессом или запредельными формами.
Умеренное напряжение - нормальное рабочее состояние, возникает под мобилизирующим влиянием трудовой деятельности. Это состояние психической активности - необходимое условие успешного выполнения действий. Оно сопровождается умеренным изменением физиологических реакций организма, проявляется в хорошем самочувствии, стабильном и уверенном выполнении действий. Умеренное напряжение соответствует работе в оптимальном режиме. Оптимальный режим работы осуществляется в комфортных условиях, при нормальной работе технических устройств. Обстановка является привычной, рабочие действия осуществляются в строго определенном порядке, мышление носит алгоритмический характер.
В оптимальных условиях промежуточные и конечные цели труда достигаются при невысоких нервно-психических затратах. Обычно здесь имеют место длительное сохранение работоспособности, отсутствие грубых нарушений, ошибочных действий, отказов, срывов и других аномалий. Деятельность в оптимальном режиме характеризуется высокой надежностью и оптимальной эффективностью.
Повышенное напряжение сопровождает деятельность, протекающую в экстремальных условиях, требующие от работающего максимального напряжения физиологических и психических функций, резко выходящего за пределы физиологической нормы. Экстремальный режим - это работы в условиях, выходящих за пределы оптимума. Отклонения от оптимальных условий деятельности требуют повышенного волевого усилия или, иначе говоря, вызывают напряжение.
Неблагоприятные факторы, повышающие напряжение, делятся на следующие группы:
1) физиологический дискомфорт, т. е. несоответствие условий обитания нормативным требованиям; 2) биологический страх; 3) дефицит времени на обслуживание; 4) повышенная трудность задачи; 5) повышенная значимость ошибочных действий; 6) наличие релевантных помех; 7) неуспех вследствие объективных обстоятельств; 8) дефицит информации для принятия; 9) недогрузка информацией (сенсорная депривация); 10) перегрузка информацией; 11) конфликтные условия, т. е. условия, при которых выполнение одного из них требует осуществления действий, противоречащих выполнению другого условия.
Напряжения могут быть классифицированы в соответствии с теми психическими функциями, которые преимущественно вовлечены в профессиональную деятельность и изменения которых наиболее выражены в неблагоприятных условиях.
Интеллектуальное напряжение - вызвано частым обращением к интеллектуальным процессам при формировании плана обслуживания, обусловленное высокой плотностью потока проблемных ситуаций обслуживания.
Сенсорное напряжение - вызвано неоптимальными условиями деятельности сенсорных и перцептивных систем и возникающее в случае больших затруднений в восприятии необходимой информации.
Монотония - вызвана однообразием выполняемых действий, невозможностью переключения внимания, повышенными требованиями как к концентрации, так и к устойчивости внимания.
Политония - вызвана необходимостью переключений внимания, частых и в неожиданных направлениях.
Физическое напряжение - вызвано повышенной нагрузкой на двигательный аппарат человека.
Эмоциональное напряжение - вызванное конфликтными условиями, повышенной вероятностью возникновения аварийной ситуации, неожиданностью либо длительным напряжением прочих видов.
Напряжение ожидания - вызвано необходимостью поддержания готовности рабочих функции в условиях отсутствия деятельности.
Мотивационное напряжение связано с борьбой мотивов, с выбором критериев для принятия решения.
Утомление - напряжение, связанное с временным снижением работоспособности, вызванным длительной работой.
По времени действия психические состояния можно разделить на следующие группы: 1) Относительно устойчивые и длительные по времени состояния. Это состояния удовлетворенности или неудовлетворенности работой, заинтересованности трудом или безразличия к нему и т. п. 2) Временные, ситуативные, быстро проходящие состояния. Возникают под влиянием разного рода неполадок в производственном процессе или во взаимоотношениях работающих. 3) Состояния, возникающие периодически в ходе трудовой деятельности. Таких состояний много: предрасположение к работе, пониженная готовность к ней, вырабатывание, повышенная работоспособность, утомление, сонливость, апатия, повышенная активность и т. п.
Появления особых психических состояний, которые не являются постоянным свойством личности и возникают спонтанно или под влиянием внешних факторов, сильно изменяющих работоспособность человека. Это так называемые пароксизмальные расстройства сознания: психогенные изменения настроения, состояния, связанные с приемом психически активных средств (стимуляторов, транквилизаторов, алкогольных напитков), группа расстройств различного происхождения (органические заболевания головного мозга, эпилепсия, обмороки), характеризующихся кратковременной (от с до нескольких мин) утратой сознания.
Психогенные изменения и аффективные состояния возникают под влиянием психических воздействий. Снижение настроения и апатия могут длиться от нескольких часов до 1 - 2 месяцев. Снижение настроения наблюдается при гибели родных и близких людей, после конфликтных ситуаций. При этом появляется безразличие, вялость, общая скованность, заторможенность, затруднение переключения внимания, замедление темпа мышления. Снижение настроения сопровождается ухудшением самоконтроля и может быть причиной производственного травматизма. Практический опыт свидетельствует, что прием легких стимуляторов (чай, кофе) помогает в борьбе с сонливостью и может способствовать повышению работоспособности на короткий период. Употребление транквилизаторов - препаратов, смягчающих психоэмоциональные стрессовые состояния (эмоциотропные адаптогены - седуксен, элениум), представляет особую проблему. Оказывая выраженное успокоение и предупреждая развитие неврозов, эти препараты могут снизить психическую активность, замедлить реакции, вызывать апатию и сонливость.
К числу постоянных факторов, повышающих индивидуальную подверженность опасности и совершению ошибок, относится употребление спиртных напитков. Даже незначительное употребление алкоголя увеличивает вероятность несчастных случаев в силу того, что алкоголь влияет на деятельность нервной системы и на поведение человека: нарушается управление движениями; человек при этом реагирует на внешние воздействия с меньшей быстротой и точностью или же, наоборот, поспешно, колебания внимания становятся беспорядочными и менее управляемыми; нарушается также широта и критичность мышления, человек делает поспешные выводы или принимает необдуманные решения. Под влиянием алкоголя период высокой работоспособности сокращается в 2-3 раза, соответственно удлиняется период утомления. Очень сильное влияние оказывает опьянение на снижение скорости двигательной реакции. Содержание в крови более 0,05% алкоголя отрицательно сказывается на психофизиологическом состоянии человека.
Регулярное употребление алкоголя снижает сопротивляемость организма, вследствие чего в нем могут возникать различные заболевания, в особенности инфекционные. На организм, пораженный алкоголем, сильнее действуют и промышленные яды, вызывающие некоторые профессиональные заболевания. Алкоголь и ядовитые вещества, попадая в организм, комплексно воздействуют на него, что во многих случаях вызывает тяжелое отравление.
С позиции безопасности труда особое значение имеет посталкогольная астения (похмелье). Развиваясь в дни после употребления алкоголя, она не только снижает работоспособность человека, ведет к заторможенности и снижению осторожности.
Пароксизмальные перерывы в операторской деятельности могут быть причиной губительных последствий, особенно для водителей автотранспорта, верхолазов, монтажников, строителей, работающих на высоте. Современные средства психофизиологических исследований позволяют выявлять лиц со скрытой наклонностью к пароксизмальным состояниям.
Под влиянием обиды, оскорбления, производственных неудач могут развиваться аффективные состояния (аффект - взрыв эмоций). В состоянии аффекта у человека развивается психогенное (эмоциональное) сужение объема сознания. При этом наблюдаются резкие движения, агрессивные и разрушительные действия. Лица, склонные к аффективным состояниям, относятся к категории повышенного риска травматизации и не должны допускаться к ответственным работам.
На ситуацию, воспринимаемую в качестве обидной, возможны следующие реакции:
Конфликт - реакция, возникающая, когда человеку приходится выбирать между двумя потребностями, которые действуют одновременно. Такая ситуация часто возникает в области безопасности, когда необходимо считаться либо с потребностями производства, либо со своей безопасностью.
Поведение срыва - при повторяющихся неудачах или при чрезвычайной ситуации человек может внекотором смысле отказаться от своих целей. Он доходит до отрицания некоторых внутренних и внешних потребностей. В этом случае у него также будут проявляться реакции, похожие на смирение, пассивность, апатию, а в некоторых случаях на срыв.
Тревога (тревожное ожидание) - эмоциональная реакция на опасность. Человек с трудом способен определить объект или причины своего состояния. Лицо, находящееся в состоянии беспокойства, гораздо больше предрасположено к совершению ошибки или опасного поступка.
Страх - эмоция, возникающая в ситуациях угрозы биологическому или социальному существованию индивида и направленная на источник действительной или воображаемой опасности. Функционально страх служит предупреждением о предстоящей опасности, побуждает искать пути ее избегания. Страх варьирует в достаточно широком диапазоне оттенков (опасения, боязнь, испуг, ужас).
Испуг - безусловно-рефлекторный «внезапный страх». Боязнь, напротив, всегда связана с осознанием опасности, возникает медленнее и дольше продолжается.
Ужас - наиболее сильная степень эффекта страха и подавления страхом рассудка.
Осознание опасности может вызвать различные формы эмоциональных решений. Первая их форма - реакция страха - проявляется в оцепенении, дрожи, нецелесообразных поступках. Развивается по механизму пассивно-оборонительного рефлекса. Эта форма реакции на опасность отрицательно отражается на деятельности. Нередко выраженный страх может тонизировать кору головного мозга и в сочетании с процессами мышления проявляется как «разумный страх» в виде опасения, осторожности, осмотрительности.
Паника - одна из форм страха. Биологическим механизмом ее является активно-оборонительный вид рефлекса; она также отрицательно сказывается на деятельности человека, В этом случае страх достигает силы аффекта и способен навязывать стереотипы поведения (бегство, оцепенение, защитная агрессия). Рассматривая влияние панического состояния на движения человека, следует выделить следующие наиболее возможные ошибки:
1) Действие не совершается, то есть паническое состояние приводит к полной закостенелости поступков. В обиходе о подобных случаях говорят: «он оцепенел», «остолбенел» от ужаса (от неожиданности). 2) В автоматически выполняемой последовательности поступков возникает пробел, а человек совершает движения, лишние в данной ситуации. 3) Реакция на панику выражается в виде инстинктивных защитных движений, которые, однако, не соответствуют объективным требованиям защиты. 4) Человек продолжает выполнять автоматические действия без каких-либо изменений, вместо того, чтобы прекратить или изменить их.
Состояние паники - это тот самый передаточный механизм, через который субъективные индивидуальные факторы оказывают свое воздействие на создание или развитие опасной ситуации.
Перечисленные выше факторы постоянно или временно повышают возможности появления опасной ситуации или несчастных случаев, но это, однако, не означает, что их воздействие всегда ведет к созданию опасной ситуации или к несчастному случаю. Иначе говоря, их не следует однозначно рассматривать в качестве причин, непосредственно вызывающих опасность.
Поведение больших масс людей, особенно в условиях паники, имеет свои законы и отличается от поведения одного человека. Основными механизмами формирования толпы и развития ее специфических качеств является циркуляционная реакция - нарастающее обоюдонаправленное эмоциональное заражение, а также слухи.
Отсутствие ясных целей и структуры порождают практически наиболее важное свойство толпы - ее легкую превращаемость из одного вида поведения в другой (любопытство, экспрессия, агрессивные действия и др.). Такие превращения происходят спонтанно и в условиях чрезвычайных ситуаций (пожар, кораблекрушение и пр.), весьма опасна толпа, зараженная массовой паникой и трудно поддающаяся управлению.
Массовая паника - один из видов поведения толпы. Психологически характеризуется состоянием массового страха перед реальной или воображаемой опасностью, нарастающего в процессе взаимного заражения и блокирующего способность рациональной оценки обстановки, мобилизацию волевых ресурсов и организацию совместного противодействия. Взаимодействующая группа людей тем легче вырождается в паническую толпу, чем менее ясны или субъективно значимы общие цели, чем ниже сплоченность группы и авторитет ее лидеров.
Выделяются социально-ситуативные условия возникновения массовой паники, связанные с общей обстановкой психической напряженности, вызывающей состояние тревоги, ожидание тяжелых событий (наводнение, землетрясение, засуха и пр.), общепсихологические условия (неожиданность, испуг, связанный с недостатком сведений о конкретном источнике опасности, времени ее возникновения и способах противодействия), физиологические условия (усталость, голод, опьянение).
Законы групповой психологии должны быть учтены при анализе опасных ситуаций. Психологическая наука дает некоторые рекомендации по коррекции поведенческих реакций человека и действиям в чрезвычайных ситуациях.
Степень опасности в процессе труда зависит от характера производственной деятельности. Автоматизация производства, устраняя физический труд, заменяет его высокой нервно-психической нагрузкой на человека. В связи с повышенной нагрузкой на психическую деятельность у людей могут возникать острые затяжные и хронические нервно-психические расстройства.
Многолетний опыт показывает, что при каждой аварии и несчастном случае прослеживают ошибки человека, способствующие трагическим последствиям.
Под ошибочными действиями понимают поступки, отклоняющиеся от предусмотренных нормативных действий или от правильных решений при нормальных ситуациях.
Ошибки делятся на систематические и случайные. Основные причины ошибок приведены на рис.4.1.
Рис.4.1. Причины ошибочных действий
Большинство ошибок ведет к катастрофам в связи с отсутствием технических средств, предупреждающих ошибочные действия специалиста.
Наиболее часто ошибочные действия совершаются людьми в тревожном состоянии. Человек, находящийся в состоянии страха, возбуждения, может совершать ошибочные действия, или не контролировать своих автоматизированных поступков.
Действия человека зависят не только от атмосферы, личности, но и от психологической обстановки в окружающем коллективе.
Безопасность труда обеспечивается руководством производства, надежностью личностей и психологической обстановкой коллектива в кризисной и чрезвычайной (аварийной) ситуации.