作業(yè)環(huán)境與安全、健康

1、作業(yè)環(huán)境與安全、健康作業(yè)環(huán)境 (operational environment)指人機(jī)系統(tǒng)中對(duì)操作人員的安全、健康和工作能力，以及對(duì)機(jī)器、設(shè)備(或某些部件、裝置等)的正常運(yùn)行產(chǎn)生重要影響的所有天然的和人為的因素的組合。這是人機(jī)工程學(xué)內(nèi)容的一個(gè)重要方面。在工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)人機(jī)系統(tǒng)有影響的因素主要有：作業(yè)環(huán)境的微氣候、作業(yè)環(huán)境的照明、作業(yè)環(huán)境的色彩、高原作業(yè)環(huán)境、環(huán)境噪聲和振動(dòng)等。隨著生產(chǎn)領(lǐng)域的擴(kuò)大和發(fā)展，影響因素也增加了失重、超重、異常氣壓、加速度、電離輻射和非電離輻射等特殊環(huán)境因素。根據(jù)作業(yè)環(huán)境對(duì)人體的影響和人體對(duì)環(huán)境的適應(yīng)程度，作業(yè)環(huán)境可分為4種。(1)最舒適區(qū)。能使操作者在勞動(dòng)中達(dá)到安全、高

2、效、衛(wèi)生、舒適的各項(xiàng)最佳指標(biāo)的作業(yè)環(huán)境。(2)舒適區(qū)。使人能夠接受，不致感到不適和疲勞的作業(yè)環(huán)境。(3)不舒適區(qū)。偏離舒適度正常值的作業(yè)環(huán)境。較長(zhǎng)時(shí)間處于這種環(huán)境下，會(huì)使人疲勞并影響工作效率，需采取措施保證正常工作。(4)不能忍受區(qū)。不能保證基本的安全和健康的作業(yè)環(huán)境。若不采取措施操作者將無法適應(yīng)，甚至危及安全和健康。微氣候 作業(yè)環(huán)境中的氣象條件，包括作業(yè)環(huán)境的氣溫、濕度、熱輻射、氣流速度、人體熱平衡，以及高溫或低溫對(duì)人體的影響等。氣象條件 包括氣溫、濕度、熱輻射、氣流速度、高溫對(duì)人體的影響和低溫對(duì)人體的影響。(1)氣溫 表示空氣冷熱程度的物理量。作業(yè)環(huán)境中的氣溫除取決于大氣溫度外，還受太陽輻

3、射和作業(yè)場(chǎng)地各種熱源，如冶煉爐、化學(xué)反應(yīng)鍋、被加熱的物體、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)熱和人體散熱等的影響。熱源通過傳導(dǎo)和對(duì)流又使作業(yè)環(huán)境的空氣升溫，并通過輻射使周圍物體成為第二熱源，促使氣溫逐步升高。氣溫的標(biāo)度有攝氏溫標(biāo)()和絕對(duì)溫標(biāo)(k)，它們的換算公式為：t/k=273+t/式中t為絕對(duì)溫標(biāo)，t為攝氏溫標(biāo)。(2)濕度 空氣中的干濕程度。作業(yè)環(huán)境的空氣濕度用相對(duì)濕度表示，相對(duì)濕度在80以上為高氣濕，相對(duì)濕度低于30為低氣濕。高氣濕主要由水分蒸發(fā)或蒸汽放散所致，紡織、印染、造紙、制革、采礦、隧道掘鑿等作業(yè)場(chǎng)所常常是高氣濕環(huán)境。而高溫車間在冬季常出現(xiàn)低氣濕環(huán)境。相對(duì)濕度可用通風(fēng)干濕表或干濕球溫度計(jì)測(cè)量。(3)熱

4、輻射 物體在絕對(duì)溫度大于0k時(shí)的輻射能量。太陽、生產(chǎn)環(huán)境中的熔爐、開放的火焰、熔化的金屬等熱源均能產(chǎn)生熱輻射。它是一種紅外輻射，不能加熱氣體，但能使周圍物體加熱。人體可受外界輻射能量而受熱也向外界輻射熱量。當(dāng)周圍物體的表面溫度超過人體表面溫度時(shí)，周圍物體向人體輻射熱量，使人體受熱，稱為正輻射。反之，則稱負(fù)輻射。熱輻射體單位時(shí)間、單位面積上輻射出的熱量稱為熱輻射強(qiáng)度，以kj(cm2min)表示，用黑球溫度計(jì)測(cè)量。黑球溫度計(jì)是表面涂黑的薄銅板制成的空心球體，球心插入一支溫度計(jì)。黑球吸收輻射熱后溫度上升，所指示的溫度稱黑球溫度，是輻射熱和溫度的綜合效應(yīng)。如果隔斷熱輻射源，黑球溫度下降，差值為實(shí)際的輻

5、射溫度。(4)氣流速度 空氣流動(dòng)的速度。作業(yè)環(huán)境中的氣流速度，除受外界風(fēng)力的影響外，主要與作業(yè)場(chǎng)所的熱源有關(guān)。熱源散發(fā)的熱量使空氣加熱而上升，室外的冷空氣即從門窗和各種縫隙進(jìn)入室內(nèi)，形成空氣對(duì)流。室內(nèi)外溫差越大，氣流速度越大。測(cè)量室內(nèi)的氣流速度通常采用熱球微風(fēng)速計(jì)。人體熱平衡 人體受熱來源有兩種，一種是人體代謝產(chǎn)生的熱量，另一種是外界環(huán)境的熱量作用于人體。人體通過對(duì)流、傳導(dǎo)、輻射、蒸發(fā)等途徑與外界環(huán)境進(jìn)行熱交換，可用下式表示：mcr-e-w=s式中m為代謝產(chǎn)熱量；c為人體與周圍環(huán)境通過對(duì)流交換的熱量，人體從外界環(huán)境吸熱為正值，散熱為負(fù)值；r為通過輻射交換的熱量，人體吸熱為正值，散熱為負(fù)值；e為

6、人體通過皮膚表面汗液蒸發(fā)的散熱量；w為人體做功消耗的熱量；s為人體的蓄熱狀態(tài)。當(dāng)人體產(chǎn)熱和散熱相等時(shí)，即s=0，人體處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)；當(dāng)產(chǎn)熱多于散熱時(shí)，即s0，人體熱平衡被破壞，可導(dǎo)致體溫升高；當(dāng)散熱多于產(chǎn)熱時(shí)，即s0，可導(dǎo)致體溫下降。人體的熱平衡中，人體是一個(gè)完善的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。體溫的調(diào)節(jié)是通過體內(nèi)蓄熱、出汗、血管舒張或收縮等實(shí)現(xiàn)的。周圍的冷熱環(huán)境雖然經(jīng)常變化，但人的體溫仍能在一定的范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。只有外界的冷熱環(huán)境發(fā)生劇烈變化時(shí)，才能對(duì)人體產(chǎn)生不良影響。(5)高溫對(duì)人體的影響 溫度超過人體舒適度范圍(一般取213)的環(huán)境稱為高溫環(huán)境，對(duì)人的工作產(chǎn)生不利影響的溫度為29。高溫作業(yè)環(huán)境有三種類

7、型：高溫、強(qiáng)熱輻射作業(yè)環(huán)境，如煉鐵、煉鋼、鑄造、鍛造、熱處理、陶瓷、玻璃、搪瓷、耐火材料的爐窯等，特點(diǎn)是氣溫高、熱輻射強(qiáng)度大、相對(duì)濕度較低；高溫高濕作業(yè)環(huán)境，如礦山井下作業(yè)，印染、繅絲、造紙等行業(yè)的某些作業(yè)，特點(diǎn)是氣溫高、濕度大，如果通風(fēng)不良，可形成濕熱環(huán)境；夏季露天作業(yè)環(huán)境，如露天采礦、搬運(yùn)、建筑施工等。在高溫作業(yè)條件下，人體通過呼吸、出汗和體表血管的擴(kuò)張向體外散熱。當(dāng)人體產(chǎn)熱量大于散熱量時(shí)，會(huì)產(chǎn)生蓄熱，呼吸和心率加快，皮膚表面血管的血流量增加(有時(shí)可達(dá)正常值的7倍)，稱為熱應(yīng)激效應(yīng)。人在體力勞動(dòng)時(shí)可耐受的體溫(通常用肛溫表測(cè)量)為38.538.8，高溫極端不舒適反映的深部體溫臨界值為39.

8、139.4。深部體溫超過這一限度，便會(huì)出現(xiàn)頭暈、頭疼、胸悶、心悸、惡心、嘔吐、抽搐等癥狀，甚至引起虛脫、大小便失禁、暈厥、死亡。(6)低溫對(duì)人體的影響 溫度低于人體舒適度范圍的環(huán)境稱為低溫環(huán)境，對(duì)人的工作效率有不利影響的溫度為10。除冬季低溫外，低溫作業(yè)環(huán)境還有高山地區(qū)、水下作業(yè)、露天建筑施工(冬季)、露天采礦(冬季)等。低溫環(huán)境對(duì)人體的影響，不但取決于溫度，而且還取決于濕度和氣流速度。濕度增加，衣服熱阻值降低，起不到御寒作用；氣流速度增大，人體的對(duì)流散熱量增加，有效溫度的降低量也越大。氣溫越低，氣流速度的影響越大。環(huán)境溫度的冷暖程度，可用風(fēng)冷指數(shù)來衡量i=h(ts-ta)式中i為風(fēng)冷指數(shù)，k

9、j(m2h)；h為傳熱系數(shù)，kj(m2*h*k)，h=4.1868(10.45-v+10v 1/2 )；v為氣流速度，ms；ts為皮膚溫度，k；ta為環(huán)境溫度，k。人體具有一定的冷適應(yīng)能力。當(dāng)環(huán)境溫度低于皮膚溫度時(shí)，皮膚冷覺感受器受到刺激，發(fā)出神經(jīng)沖動(dòng)，引起皮膚毛細(xì)血管收縮，使人體散熱量減少。環(huán)境溫度進(jìn)一步下降，肌肉因冷覺而劇烈收縮抖動(dòng)以增加產(chǎn)熱量，維持體溫恒定，稱為冷應(yīng)激效應(yīng)。氣溫降低，人體的不舒適感迅速增加，機(jī)能迅速下降。低溫對(duì)人體的傷害最常見的是凍傷。凍傷與人在低溫環(huán)境中的暴露時(shí)間有關(guān)，在58時(shí)需幾天才會(huì)出現(xiàn)凍傷，但在-73時(shí)只需12s即可把人凍傷。溫度越低，造成凍傷的時(shí)間越短。人體容易

10、發(fā)生凍傷的部位是手、腳、鼻尖、耳廓。在-1+6的低溫環(huán)境中，人依靠體溫調(diào)節(jié)，可使人體深部溫度穩(wěn)定。溫度再降低，深部溫度逐漸降低，會(huì)出現(xiàn)心率加快、顫抖、頭疼等癥狀。如果溫度繼續(xù)降低，將產(chǎn)生全身劇痛、意識(shí)模糊，瞳孔反射等癥狀，直至瀕臨死亡。綜合評(píng)價(jià) 以溫度、濕度、氣流速度和輻射對(duì)人體冷熱(溫度表示)調(diào)節(jié)作用的影響，對(duì)作業(yè)環(huán)境的微氣候進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)有以下四種。(1)舒適溫度。人的主觀感到舒適的溫度；是作業(yè)環(huán)境微氣候?qū)θ梭w冷熱調(diào)節(jié)作用的綜合指標(biāo)。測(cè)定舒適溫度的標(biāo)準(zhǔn)條件是人坐著休息，穿著薄衣服(指氣溫為21、相對(duì)濕度為50、氣流速度為1ms時(shí)，人坐著休息感到溫度舒適所穿的衣服)，無強(qiáng)迫對(duì)流

11、(空氣基本靜止，氣流速度不超過0.075ms)，正常的地球引力和海平面氣壓。在這種條件下測(cè)定的舒適溫度為213。(2)實(shí)效溫度。指在不同溫度、濕度、風(fēng)速的綜合作用下人體有熱感覺的氣溫，是對(duì)作業(yè)環(huán)境微氣候進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)。它是與氣流靜止不動(dòng)(氣流速度為零)、相當(dāng)濕度為100的條件下人體感到舒適所對(duì)應(yīng)的氣溫。不同于球、濕球溫度、不同氣流速度條件下的實(shí)效溫度。實(shí)效溫度至今尚無公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)值。有的國(guó)家規(guī)定為26.7，有的國(guó)家規(guī)定為28，也有的國(guó)家規(guī)定實(shí)效溫度超過32必須停止作業(yè)。(3)當(dāng)量溫度。以干球濕度、輻射溫度和氣流速度表示的一種綜合性指標(biāo)。輻射溫度可按下式計(jì)算：式中tr為以絕對(duì)溫度表示的輻射溫度

12、；tq為以絕對(duì)溫度表示的黑球溫度；tq1為黑球溫度，；ta為空氣溫度，；v為氣流速度，(ms)。當(dāng)量溫度按下式計(jì)算：當(dāng)量溫度為25時(shí)，穿一般衣服的人的代謝是平衡的，當(dāng)量溫度低于25為冷環(huán)境，高于33為熱環(huán)境。因此，可根據(jù)當(dāng)量溫度判斷人體熱平衡情況。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)量溫度與人體皮膚溫度的相關(guān)系數(shù)為0.52，與實(shí)效溫度的相關(guān)系數(shù)為0.48，與空氣干球溫度的相關(guān)系數(shù)為0.48。70的受試者感覺氣溫適宜的范圍是，以當(dāng)量溫度表示為14.518.9；以實(shí)效溫度表示為13.917.2；以干球溫度表示為15.620.0。當(dāng)量溫度適用于偏冷地區(qū)，使用范圍不如實(shí)效溫度廣泛。(4)濕黑球溫度(wbgt)。以濕球溫度、黑

13、球溫度和干球溫度表示的一種綜合性指標(biāo)，是美國(guó)職業(yè)安全衛(wèi)生研究所提出的。其計(jì)算方法是：室外有太陽輻射影響時(shí)wbgt=0.7tw+0.2tq+0.1ta室內(nèi)或室外無太陽輻射時(shí)wbgt=0.7tw+0.3tq式中tw為濕球溫度，；tq為黑球溫度，；ta為干球溫度，。美國(guó)按勞動(dòng)強(qiáng)度和勞動(dòng)時(shí)間與休息時(shí)間之比提出的wbgt極限指標(biāo)，美國(guó)按勞動(dòng)強(qiáng)度和氣流速度提出的wbgt極限指標(biāo)。作業(yè)環(huán)境照明 在作業(yè)環(huán)境中，利用光源的照射使作業(yè)人員看清事物的措施。物體被照明的程度取決于物體單位面積上所接受的光通量，通常以照度(單位：lx)表示。在點(diǎn)光源下，被照面的照度與光源距被照面的垂直距離的平方成反比。照明分天然采光和人

14、工照明兩類。(1)天然采光。利用自然界的日照作為光源的照明。天然光源的光線均勻，照度大(一般在4500lx左右)，不需要能源。因此，作業(yè)環(huán)境應(yīng)盡量采用天然采光，夜間或地下作業(yè)以及天然光照度不夠時(shí)，必須配備人工照明。(2)人工照明。利用燈光作為光源的照明。燈光照明是否適宜，除取決于照度外也與照明的質(zhì)量有關(guān)：照度不宜過低也不宜過高；照度分布應(yīng)有層次，以免使操作者感到單調(diào)；避免有礙視線的陰影；直射光不耀眼，反射光不產(chǎn)生眩光；光色適當(dāng)，能現(xiàn)出物體的本色等。照度應(yīng)根據(jù)工作性質(zhì)確定。精密機(jī)械等精細(xì)作業(yè)的照度為15003000lx，制圖、化學(xué)分析等操作為7501500ix，普通事務(wù)性工作為1000lx，一般

15、制作等用眼的作業(yè)為300750lx。照度不足則觀察吃力，容易產(chǎn)生疲勞，影響生產(chǎn)效率，而且易產(chǎn)生誤操作動(dòng)作。照度過大，使人因耀眼而瞳孔縮小，反而難以看清。照明的方式分為局部照明和整體照明。局部照明可使作業(yè)面得到較強(qiáng)的照度，有利于操作。但在作業(yè)面以外的部分會(huì)出現(xiàn)陰影，與作業(yè)面形成明暗差，容易使人產(chǎn)生錯(cuò)覺。因此，除局部照明外，還應(yīng)從頂棚進(jìn)行整體照明，使作業(yè)環(huán)境的照明光線至少有10來自整體照明，照度不應(yīng)低于3050lx。作業(yè)環(huán)境的色彩 人對(duì)作業(yè)環(huán)境中不同波長(zhǎng)的可見光產(chǎn)生的各種顏色的感覺，包括冷和暖、華麗和質(zhì)樸、輕快和沉悶、醒目和散亂等。有效地利用色彩，可改善人的心理狀態(tài)?？梢姽獠úㄩL(zhǎng)為380780m，

16、波長(zhǎng)與人眼產(chǎn)生的顏色感覺的關(guān)系可用色調(diào)環(huán)來表示。色彩可分為光源的光色和物體的顏色兩類。光色 光源發(fā)射的光色常用色溫度表示。當(dāng)光源發(fā)射的光色與黑體(在輻射作用下既不反射也不透射，而能把落在它上面的輻射全部吸收的物體)加熱到某一溫度的輻射光色相同時(shí)，這個(gè)溫度稱為色溫度(簡(jiǎn)稱色溫)，用絕對(duì)溫度表示。黑體連續(xù)被加熱，溫度不斷上升，光色也發(fā)生變化。變化順序?yàn)榧t-黃-白-藍(lán)。蠟燭光的色溫為1850k，100w的燈泡的色溫為2900k，中午陽光下的色溫為5400k，藍(lán)色天空的色溫為1900025000k。一般說來，色溫高(5000k以上)的光源光色給人以涼爽的感覺，色溫低(3300k以下)的光源光色給人以溫

17、暖的感覺。為了使人感到舒適，采用色溫低的光源，照度也要相應(yīng)降低，采用色溫高的光源，照度要適當(dāng)提高。照明時(shí)還應(yīng)注意避免光色暗淡或顏色失真。顏色 物體的顏色分為無彩色和彩色兩類。無彩色指白色、黑色和各種不同深淺程度的灰色，彩色指除白色黑色系列以外的顏色。顏色有3種基本特性：明度、色調(diào)和飽和度。無彩色只有明度的變化，沒有色調(diào)和飽和度的問題。在黑白系列中，由純白到純黑，白色與黑色以不同比例混合，形成各種灰色，其變化在視覺上稱為明度的變化。白色的比例越大，明度越大；黑色的比例越大，明度越小。色調(diào)是光譜上各種不同波長(zhǎng)可見光在視覺上的反應(yīng)，如紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫等不同的色調(diào)。對(duì)于彩色來說，顏色中摻入白色越

18、多越明亮，摻入黑色越多，明度越低。顏色的飽和度又稱彩度，是指某種顏色的純潔性，光譜上的各種顏色是最飽和的顏色。彩色中白色、灰色、黑色的成分越多越不飽和，如暗紅色、淡紅色都是不飽和的紅色。用一個(gè)三維空間的紡錘體(即顏色立體，見圖5)可以表示顏色3種基本特性之間的關(guān)系。顏色立體的垂直軸代表黑白系列的明度變化，水平的圓周代表不同的色調(diào)，即色調(diào)環(huán)，顏色在圓周上的變化代表色調(diào)的變化。顏色立體的中心是中灰色，從中心向圓周過渡表示顏色飽和度的增加。顏色在人的心理上會(huì)產(chǎn)生不同的反應(yīng)。(1)顏色明度高，物體看起來高大、前移，令人感到輕快；顏色明度低，物體看起來變小、后退，令人感到沉悶。(2)紅色、橙色、黃色給人以暖的感覺，使人感到興奮，有發(fā)散的效果；藍(lán)色、綠色給人以冷的感覺，使人鎮(zhèn)靜，有收斂的效果。在對(duì)象物與背景的顏色