作业环境与安全、健康

作业环境与安全、健康

作业环境(operational environment)

指人机系统中对操作人员的安全、健康和工作能力，以及对机器、设备(或某些部件、装置等)的正常运行产生重要影响的所有天然的和人为的因素的组合。这是人机工程学内容的一个重要方面。在工业生产中，对人机系统有影响的因素主要有：作业环境的微气候、作业环境的照明、作业环境的色彩、高原作业环境、环境噪声和振动等。随着生产领域的扩大和发展，影响因素也增加了失重、超重、异常气压、加速度、电离辐射和非电离辐射等特殊环境因素。

根据作业环境对人体的影响和人体对环境的适应程度，作业环境可分为4种。(1)最舒适区。能使操作者在劳动中达到安全、高效、卫生、舒适的各项最佳指标的作业环境。(2)舒适区。使人能够接受，不致感到不适和疲劳的作业环境。(3)不舒适区。偏离舒适度正常值的作业环境。较长时间处于这种环境下，会使人疲劳并影响工作效率，需采取措施保证正常工作。

(4)不能忍受区。不能保证基本的安全和健康的作业环境。若不采取措施操作者将无法适应，甚至危及安全和健康。

微气候

作业环境中的气象条件，包括作业环境的气温、湿度、热辐射、气流速度、人体热平衡，以及高温或低温对人体的影响等。

气象条件

包括气温、湿度、热辐射、气流速度、高温对人体的影响和低温对人体的影响。

(1)气温表示空气冷热程度的物理量。作业环境中的气温除取决于大气温度外，还受太阳辐射和作业场地各种热源，如冶炼炉、化学反应锅、被加热的物体、机器运转发热和人体散热等的影响。热源通过传导和对流又使作业环境的空气升温，并通过辐射使周围物体成为第二热源，促使气温逐步升高。

气温的标度有摄氏温标(℃)和绝对温标(K)，它们的换算公式为：

T/K=273+t/℃

式中T为绝对温标，t为摄氏温标。

(2)湿度空气中的干湿程度。作业环境的空气湿度用相对湿度表示，相对湿度在80％以上为高气湿，相对湿度低于30％为低气湿。高气湿主要由水分蒸发或蒸汽放散所致，纺织、印染、造纸、制革、采矿、隧道掘凿等作业场所常常是高气湿环境。而高温车间在冬季常出现低气湿环境。相对湿度可用通风干湿表或干湿球温度计测量。

(3)热辐射物体在绝对温度大于0K时的辐射能量。太阳、生产环境中的熔炉、开放的火焰、熔化的金属等热源均能产生热辐射。它是一种红外辐射，不能加热气体，但能使周围物体加热。人体可受外界辐射能量而受热也向外界辐射热量。当周围物体的表面温度超过人体表面温度时，周围物体向人体辐射热量，使人体受热，称为正辐射。反之，则称负辐射。热辐射体单位时间、单位面积上辐射出的热量称为热辐射强度，以kJ／(cm2?min)表示，用黑球温度计测量。黑球温度计是表面涂黑的薄铜板制成的空心球体，球心插入一支温度计。黑球吸收辐射热后温度上升，所指示的温度称黑球温度，是辐射热和温度的综合效应。如果隔断热辐射源，黑球温度下降，差值为实际的辐射温度。

(4)气流速度空气流动的速度。作业环境中的气流速度，除受外界风力的影响外，主要与作业场所的热源有关。热源散发的热量使空气加热而上升，室外的冷空气即从门窗和各种缝隙进入室内，形成空气对流。室内外温差越大，气流速度越大。测量室内的气流速度通常采用热球微风速计。

人体热平衡

人体受热来源有两种，一种是人体代谢产生的热量，另一种是外界环境的热量作用于人

体。人体通过对流、传导、辐射、蒸发等途径与外界环境进行热交换，可用下式表示：M±C±R-E-W=S

式中M为代谢产热量；C为人体与周围环境通过对流交换的热量，人体从外界环境吸热为正值，散热为负值；R为通过辐射交换的热量，人体吸热为正值，散热为负值；E为人体通过皮肤表面汗液蒸发的散热量；W为人体做功消耗的热量；S为人体的蓄热状态。当人体产热和散热相等时，即S=0，人体处于动态平衡状态；当产热多于散热时，即S>0，人体热平衡被破坏，可导致体温升高；当散热多于产热时，即S<0，可导致体温下降。

人体的热平衡中，人体是一个完善的温度调节系统。体温的调节是通过体内蓄热、出汗、血管舒张或收缩等实现的。周围的冷热环境虽然经常变化，但人的体温仍能在一定的范围内保持稳定。只有外界的冷热环境发生剧烈变化时，才能对人体产生不良影响。

(5)高温对人体的影响温度超过人体舒适度范围(一般取21±3℃)的环境称为高温环境，对人的工作产生不利影响的温度为≥29℃。高温作业环境有三种类型：高温、强热辐射作业环境，如炼铁、炼钢、铸造、锻造、热处理、陶瓷、玻璃、搪瓷、耐火材料的炉窑等，特点是气温高、热辐射强度大、相对湿度较低；高温高湿作业环境，如矿山井下作业，印染、缫丝、造纸等行业的某些作业，特点是气温高、湿度大，如果通风不良，可形成湿热环境；夏季露天作业环境，如露天采矿、搬运、建筑施工等。

在高温作业条件下，人体通过呼吸、出汗和体表血管的扩张向体外散热。当人体产热量大于散热量时，会产生蓄热，呼吸和心率加快，皮肤表面血管的血流量增加(有时可达正常值的7倍)，称为热应激效应。人在体力劳动时可耐受的体温(通常用肛温表测量)为38.5～38.8℃，高温极端不舒适反映的深部体温临界值为39.1～39.4℃。深部体温超过这一限度，便会出现头晕、头疼、胸闷、心悸、恶心、呕吐、抽搐等症状，甚至引起虚脱、大小便失禁、晕厥、死亡。

(6)低温对人体的影响温度低于人体舒适度范围的环境称为低温环境，对人的工作效率有不利影响的温度为≤10℃。除冬季低温外，低温作业环境还有高山地区、水下作业、露天建筑施工(冬季)、露天采矿(冬季)等。

低温环境对人体的影响，不但取决于温度，而且还取决于湿度和气流速度。湿度增加，衣服热阻值降低，起不到御寒作用；气流速度增大，人体的对流散热量增加，有效温度的降低量也越大。气温越低，气流速度的影响越大。环境温度的冷暖程度，可用风冷指数来衡量I=h(ts-ta)

式中I为风冷指数，kJ／(m2?h)；h为传热系数，kJ／(m2*h*K)，h=4.1868(10.45-V+10V 1/2 )；V为气流速度，m／s；tS为皮肤温度，K；ta为环境温度，K。

人体具有一定的冷适应能力。当环境温度低于皮肤温度时，皮肤冷觉感受器受到刺激，发出神经冲动，引起皮肤毛细血管收缩，使人体散热量减少。环境温度进一步下降，肌肉因冷觉而剧烈收缩抖动以增加产热量，维持体温恒定，称为冷应激效应。气温降低，人体的不舒适感迅速增加，机能迅速下降。低温对人体的伤害最常见的是冻伤。冻伤与人在低温环境中的暴露时间有关，在5～8℃时需几天才会出现冻伤，但在-73℃时只需12s即可把人冻伤。温度越低，造成冻伤的时间越短。人体容易发生冻伤的部位是手、脚、鼻尖、耳廓。在-1～+6℃的低温环境中，人依靠体温调节，可使人体深部温度稳定。温度再降低，深部温度逐渐降低，会出现心率加快、颤抖、头疼等症状。如果温度继续降低，将产生全身剧痛、意识模糊，瞳孔反射等症状，直至濒临死亡。

综合评价

以温度、湿度、气流速度和辐射对人体冷热(温度表示)调节作用的影响，对作业环境的微气候进行综合评价。常用的评价指标有以下四种。

(1)舒适温度。人的主观感到舒适的温度；是作业环境微气候对人体冷热调节作用的综合