Презентация на тему Ноксология. Взаимодействие человека с окружающей средой. (Лекция 3. Занятие 2.1)

человека с окружающей средой
Учебные вопросы:
Энергообмен человека
Теплообразование и температура тела

человека
Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека
Массообмен человека
Информационный обмен человека

1

студ. вузов, обуч. по напр. подгот. 280700 "Техносферная безопасность"

/ Белов, Сергей Викторович, Симакова, Елена Николаевна ; под общ. ред. С. В. Белова. - М. : Юрайт, 2012. - 429 с.
стр. 86-100.

2

Совокупность всех химических реакций в организме, необходимых для обеспечения

его веществом и энергией, называется обменом веществ.
В науке используют понятия:
основного обмена
обмена при различных видах деятельности.

3

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.
Справочно: Для человека массой 70 кг общие затраты энергии при основном обмене составляют 294 кДж/ч, что соответствует мощности 81,7 Вт.

4

умственного труда (врачи, педагоги,
диспетчеры и др.)

10,5...11,7
Работники механизированного труда и сферы об­ служивания (медсестры, продавцы, рабочие, обслу­ живающие автоматы) 11,3...12,5
Работники, выполняющие работу средней тяжести (станочники, шоферы, хирурги, полиграфисты ли­ тейщики, сельскохозяйственные рабочие и др.)
12,5...15,5
Работники, выполняющие тяжелую работу (лесору­ бы, грузчики, горнорабочие, металлурги)
16,3... 18

5

Жизнедеятельность организма человека возможна лишь при

температуре тела не ниже +25 °С и не выше +43 °С.
Теплопродукция организма зависит от:
интенсивности мышечной работы,
температуры ОС

6

при различных физических нагрузках и Т воздуха в помещении
8

окружающей средой осуществляется:
через кожные покровы,
в процессе

дыхания за счет нагрева вдыхаемого в легкие воздуха
путём испарения воды с поверхности кожи (пот).

При этом организм использует все существующие в природе механизмы теплообмена:
радиационный (лучистый),
конвективный,
транспирационный (посредством испарения влаги)

9

теплоты Qотв
можно представить в виде суммы:
Qотв= Qк+ Qт+

Qти+ Qп+ Qд,
где Qк, Qт, Qти, Qп, Qд— количество теплоты, Вт, отводимой за счет:
конвекции (Qк)
теплопроводности (Qт),
теплового излучения (Qти)
испарения пота (Qп)
дыхания (Qд)

10

направление) зависит в основном от температуры и подвижности окружающего

воздуха.
Определяется законом Ньютона:
 Qк = акFэ (tк-tос)

где ак - коэффициент теплоотдачи конвекцией, при норм. температуре ак = 4,06 Вт/м2 °С;
tK - температура кожи тела человека (зимой среднее значение температуры кожи около 27,7°С, летом около 31,5°С);
Tос - температура окр. воздушной среды, °С;
Fэ - площадь эффективной поверхности тела человека (для практических расчетов эту площадь принимают равной 1,8 м2).

11

приближенно определять как
Ак = X/б,
где X — коэффициент теплопроводности

пограничного слоя воздуха, Вт/(м°С) (при нормальной температуре воздуха - 0,025 Вт/(м°С);
б — толщина пограничного слоя воздуха, м.
Толщина пограничного слоя воздуха зависит от скорости движения воздуха. Так, при отсутствии движения воздуха б = 4—8 мм, а при скорости движения воздуха 2 м/с толщина пограничного слоя уменьшается до 1 мм.

12

Фурье:
 Qт = (X0/A0)*Fэ(tпов-tос)
где
X0— коэффициент теплопроводности тканей одежды человека,

Вт/м • °С;
А0 — толщина одежды человека.

12

= СпрFкФ{(tк/100)4 – (tоп/100)4},
где
Спр— приведенный коэффициент излучения,

для практических расчетов Спр ~ 4,9 Вт/(м2К4);
Fк — площадь поверхности, излучающей лучистый поток, м2;
Ф — коэффициент облучаемости, зависящий от расположения и размеров поверхностей и показывающий долю лучистого потока, излучаемого поверхностью пламени (на практике = 1);
tK — средняя температура кожи, К;
ton — средняя температура окружающих поверхностей, К.

13

человека в окружающую среду при испарении пота зависит от:

температуры среды,
относительной влажности
скорости движения воздуха.
определяется уравнением:
Qg = Мпr,

где Мп — масса испарившегося пота, г/с;
r — скрытая теплота испарения пота, Дж/г (для воды r = 2450 Дж/г).

14

вдыхаемого воздуха, определяется по формуле
Qд = VлвRвдСр(tвыд - tвд)
где

Vлв — объем воздуха, вдыхаемого человеком в единицу времени, «легочная вентиляция», м3/с;
Rвд — плотность вдыхаемого воздуха, кг/м3;
Ср — удельная теплоемкость вдыхаемого воздуха, кДж/(кг • °С);
tвыд — температура выдыхаемого воздуха, °С;
tвд — температура вдыхаемого воздуха, "С.

15

человека, называемое тепловым комфортом, наблюдается при условии, когда вся

вырабатываемая организмом теплота Qвыр передается телом окружающей среде Qотв, т.е. выполняется равенство
Qвыр = Qотв

16

Нормальная жизнедеятельность человека может осуществляться

только при определенных метеорологических условиях:
атмосферном давлении (Р)
температуре (Т)
относительной влажности
скорости движения окр. воздуха (V)
Так, понижение Т и повышение V способствуют усилению конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота, что может привести к переохлаждению организма.

17

обратные явления. Установлено, что при температуре свыше 25 °С

работоспособность человека начинает снижаться

18

испарения пота, что ухудшает теплосъем с поверхности кожи и

ведет к перегреву тела человека.
Интенсивное потовыделение при высоких Т приводит к обезвоживанию организма.
Обезвоживание на 6% влечет за собой нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения, на 15...20 % - приводит к смертельному исходу.
Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных солей, микроэлементов и водорастворимых витаминов.

19

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 °С.
Справочно: Предельная температура вдыхаемого воздуха, при которой человек в состоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств защиты, около 116 °С.

20

на уровне моря в среднем составляет 760 мм рт.

ст.
С высотой Р уменьшается и становится опасным для человека на высоте 4-5 км над уровнем моря из-за кислородной недостаточности. (для Ульяновска?)
При снижении относительно уровня моря (например, в шахте) Р возрастает на каждые 100 м примерно на 9 мм рт. ст.
При погружении в водную среду давление водяного столба растет на одну атмосферу на каждые 10 метров глубины. Поэтому безопасным считается погружение без специальных средств на 2-3 м.

21

источниками геомагнитного поля являются:
атмосферное электричество,
излучение Солнца,
электрические

и магнитные поля Земли.
Напряженность магнитного поля Земли при спокойной магнитной обстановке составляет 70—150 А/м. Во время магнитных бурь магнитная напряженность возрастает на порядок.
Коэффициент ослабления интенсивности геомагнитного поля на рабочих местах персонала в помещении не должен превышать 2.

22

волны различной длины, крайне значимо для живой природы и

человека. Оно является основным внешним источником энергии, определяет продолжительность светового дня, его видимый диапазон излучения, обеспечивает непосредственную связь организма с окружающим миром, давая до 90% информации о нем.

22

можно подразделить следующим образом:
внешние источники внеземного происхождения

(космическое излучение);
источники земного происхождения (естественные радионуклиды).
С удалением от поверхности земли интенсивность космического излучения возрастает. Поэтому дозовая нагрузка на людей, проживающих в горной местности, в несколько раз больше, она равна примерно 0,7 и 5,0 мЗв в год соответственно на высотах 2 и 4-5 км.
На высоте полетов современных самолетов уровень космического излучения в несколько десятков раз больше, чем на уровне моря.

23

горных породах
Внутреннее — радионуклидами, содержащимися в воздухе, воде и

продуктах питания.
Средняя доза облучения населения России составляет 3,4 мЗв/чел. в год.

24

В процессе жизнедеятельности человек потребляет:
кислород из атмосферы

при дыхании,
воду питьевую и воду, содержащуюся в продуктах питания,
пищевые вещества, содержащиеся в продуктах питания, — белки, жиры и углеводы.
А выделяет?

25

среднем:
- 1,75 кг пищи (из них твердых веществ около

0,6 кг),
7,3 л воды (2,5 л питьевой и 4,8 л технической)
0,9 кг кислорода.

Вместе с питьем и пищей получается около 3,5 л жидкости в день (для климата средней полосы России при минимальной физической нагрузке).
От отравлений пищей в мире ежегодно умирают около 2 млн чел.

26

человека с любой системой (в том числе технической) может

быть описана через информационную модель, которая объединяет сенсорное и сенсомоторное поля.
К сенсорному (чувствительному) полю относят комплекс сигналов, которые воспринимаются человеком непосредствен-но от системы (шум, вибрация, ЭМП и т.д.) и из ряда сигнальных показаний приборов, индикаторов и т.п.
К сенсомоторному полю относят комплекс сигналов от органов управления — рычагов, ручек, кнопок и т.д.

27

по приему и переработке потока закодированной информации и эффективного

положения управляющих воздействий в системе.
Схема рефлекторной дуги:






1 - энергия Е раздражителя (сигнал, информация);
2 - рецептор; 3 - нервные волокна; 4 - ЦНС;
5 - нервные волокна; 6 - исполнительный орган;
7 - путь безусловного рефлекса; 8 - обратная связь

28

являются структурные нервные образования, называемые рецепторами.
Согласно

классификации по характеру ощущений различают зрительные, слуховые, обонятельные, осязательные рецепторы, рецепторы боли, рецепторы положения тела в пространстве.
С помощью органов чувств человек получает обширную информацию от окружающем мире.
Количество информации принято измерять в битах.

29

памятью.
Объем долговременной памяти составляет 1021

бит, а кратковременная память имеет малую емкость — 50 бит.
Стереотип — это устойчиво сформировавшаяся в прежнем осознанном опыте рефлекторная дуга, выводимая в пограничную зону «сознание - подсознание».

31