Jak wpływają warunki mikroklimatyczne na organizm człowieka

Abyśmy mogli mówić o tym jak temperatura wpływa na organizm człowieka, jego reakcje trzeba powiedzieć kilka sów o ogólnym mechanizmie termoregulacji ustroju ludzkiego. Człowiek to organizm stałocieplny, którego średnia wewnętrzna temperatura ciała, w stanie równowagi cieplnej ustroju, wynosi 37–0,5°C (natomiast średnia mierzona temperatura powierzchni skóry mieści się w granicach 32–34°C). Utrzymanie tej stałej ciepłoty ciała (homeotermia) jest warunkiem koniecznym dla zapewnienia prawidłowego działania wszystkich funkcji organizmu człowieka w różnych warunkach zewnętrznych.

Organizm ludzki wytwarza ciepło w wyniku „spalania” składników pokarmowych, jednakże ilość ta może być różna, zależy bowiem od takich czynników, jak:

• płeć,

• wiek,

• aktywność fizyczna,

• rodzaj przyjmowanego pokarmu,

• ogólny stan zdrowia,

• indywidualne cechy człowieka.

Natomiast wytworzone ciepło jest tracone przez organizm przez:

• promieniowanie,

• konwekcję,

• przewodzenie,

• parowanie.

Do utrzymania odpowiedniego bilansu cieplnego, zapewniającego ciału stałą temperaturę, człowiek wyposażony jest w mechanizmy termoregulacyjne, do których należą:

• elementy termorecepcyjne,

• ośrodek termoregulacji,

• efektory układu.

W skórze znajdują się receptory zimna i ciepła, za ich pośrednictwem mogą być wyzwalane odpowiednie reakcje termoregulacyjne. Podobne receptory, tzw. interreceptory, znajdują się w mięśniach, drogach oddechowych, splotach żylnych.

Mechanizmy wewnętrzne ciała człowieka nie zawsze mogą jednak skutecznie podołać obciążeniom termicznym, na jakie narażony jest organizm ze strony środowiska. Co zatem może powodować wzrost temperatury wewnętrznej ciała lub jej spadek w stosunku do wartości średniej.

Między człowiekiem a środowiskiem zachodzi ciągła wymiana ciepła, która odbywa się, przez wspomniane wyżej:

• promieniowanie,

• przewodzenie,

• konwekcję,

• parowanie.

Promieniowanie – ilość ciepła wypromieniowanego zależy od warunków otoczenia (gorące powietrze – promieniowanie minimalne; zimne powietrze – promieniowanie znaczne), a także odkrytej powierzchni ciała i jego pozycji (pozycja rozluźniona czy skurczona).

Przewodzenie – utrata ciepła tym procesem zachodzi wówczas, gdy ciało człowieka styka się bezpośrednio (czy przez źle izolującą odzież) z innym, chłodniejszym ciałem, np. opiera się czy siedzi na chłodnych przedmiotach (ale odwrotne zjawisko, tj. dostarczanie ciepła organizmowi następuje w sytuacji gdy przedmioty te są ciepłe). Działanie tego mechanizmu jest stosunkowe nie wielkie, ponieważ ciało człowieka zwykle izolowane jest przez odzież i powietrze (odległości od gorących czy zimnych przedmiotów).

Konwekcja (unoszenie ciepła) wewnątrz organizmu następuje z głębszych części ciała – narządów o wysokiej przemianie materii do powierzchni skóry. Szybkość przenoszenia ciepła tą drogą zależy przede wszystkim od przewodnictwa cieplnego tkanek i od różnicy temperatury między wnętrzem ciała a powierzchnią skóry. Przewodnictwo cieplne tkanek powierzchniowych jest wielokrotnie większe od przewodnictwa tkanki tłuszczowej i naskórka. Natomiast wymiana ciepła między powierzchnią ciała i otoczeniem przez konwekcję zależy od temperatury, ruchu i wilgotności powietrza. Przez konwekcję może odbywać się nie tylko utrata ciepła z organizmu, ale również jego ogrzewanie.

Parowanie – mechanizm ten funkcjonuje wówczas, gdy prężność pary wodnej na powierzchni skóry jest wyższa niż w otaczającym powietrzu. Woda paruje ze skóry i błon śluzowych dróg oddechowych, a utrata ciepła tą drogą jest większa w środowisku o małej wilgotności (suche po wietrze) i zmniejsza się wraz ze wzrostem wilgotności powietrza. W miejscach czy pomieszczeniach o wysokiej temperaturze i dużej wilgotności powietrza (np. wyrobiska kopalń podziemnych, zakłady przetwórstwa spożywczego, kuchnie, pralnie) parowanie wody ze skóry i dróg oddechowych jest utrudnione, a człowiek może doznawać uczucia duszności.

Niezależnie od warunków mikroklimatycznych każda praca, a szczególnie ciężka praca fizyczna, powoduje przyspieszenie procesów przemiany materii. Około 70% wydatkowanej podczas pracy energii uwalnia się w postaci ciepła. Aby utrzymać stałą temperaturę ciała, organizm oddaje nadmiar wytworzonego ciepła do otoczenia. Ilość oddawanego ciepła przez organizm człowieka zarówno w spoczynku, jak i podczas pracy zależy od warunków środowiska zewnętrznego (mikroklimatu).

Odpowiedzią organizmu na wzrost temperatury otoczenia jest przede wszystkim rozszerzenie naczyń krwionośnych skóry i wzrost skórnego przepływu krwi. Następnie uruchomiony zostaje drugi mechanizm obronny, tj. wzmożone wydzielanie potu. Oba te mechanizmy pozwalają na utrzymanie właściwej temperatury ciała.

Jeżeli przekroczone zostaną możliwości termoregulacyjne organizmu, wówczas wzrasta temperatura ciała, co szczególnie wyraźnie wpływa na czynność ośrodkowego układu nerwowego. U człowieka nieprzystosowanego wpływ gorąca przejawia się:

• złym samopoczuciem,

• zmniejszeniem wydolności fizycznej i psychicznej.

Zwiększa się częstość tętna i oddechów, spada ciśnienie krwi, człowiek staje się skłonny do omdleń. Mogą pojawiać się bóle skurczowe ze strony przewodu pokarmowego. U ludzi narażonych przez dłuższy czas na działanie wysokiej temperatury występuje:

• ogólna bierność,

• trudność w koncentracji uwagi,

• czasem upośledzenie zdolności do wykonywania czynności wymagających zręczności i precyzji.

Obniża się zwłaszcza zdolność do wykonywania krótkotrwałych wysiłków fizycznych, o których decyduje czynność układu nerwowego i samych mięśni. Przyczyną obniżenia ogólnej wydolności fizycznej w środowisku o podwyższonej temperaturze jest ograniczona możliwość adaptacji organizmu do wysiłków, szczególnie w zakresie układu krążenia, z powodu gorszego zaopatrzenia krwi w tlen. W związku z tym człowiek w gorącym środowisku staje się spowolniały, stara się ograniczyć wysiłki fizyczne, najchętniej przyjmuje pozycję siedzącą czy nawet leżącą.

Wzrost tętna, maksymalny poziom produkcji potu oraz wzrost temperatury wewnętrznej ciała są czułymi wskaźnikami obciążenia cieplnego organizmu. Wyznaczają granice tolerancji niekorzystnego wpływu na organizm człowieka gorącego środowiska i pracy wykonywanej w takich warunkach. Poniższa tabela pokazuje obrazowo wpływ temperatury środowiska zewnętrznego na sprawność człowieka