第3讲工业微气候及高低气压环境

2019/9/141《工业卫生》电子教案主讲人：裴晓东2008年3月12日电话：[phone]Email：[e-mail]2019/9/142主要参考书《采矿工业卫生学》，王秉权编，中国矿业大学出版社，1991年8月；《工业卫生与职业病学》，王世俊主编，化学工业出版社，1990年；《煤矿安全手册——第12篇：矿山救护；第13篇：工业卫生及劳动保护》，赵全福等主编，煤炭工业出版社，1991年；《工业防毒技术》，袁昌明等编著，冶金工业出版社，2006年6月第1版；《工业卫生》讲义，左树勋编，2002年8月；2019/9/1433.1工业微气候及与安全生产的关系3.2工业洁净室的劳动卫生问题3.3高气压环境及其影响3.4低气压环境及其影响第3讲工业微气候及高低气压环境2019/9/1443.1工业微气候及与安全生产的关系3.1.1前言工业生产中可能会遇到各种不利的劳动环境；•如高温、高温高湿、高温强辐射、低温强气流、露天作业等定义：由生产工艺决定的要求人们所处的人工气候环境称之为工业微气候；研究这些微气候条件下人体与环境的热交换过程和热感觉指标，以采取相应的控制措施，创造一个适合人们生理和心理需求的舒适微气候是工业卫生的重要研究内容之一；为什么称为微气候？•相对于宏（观）气候而言；2019/9/1453.1工业微气候及与安全生产的关系（续）3.1.2微气候的主要影响因素影响人们对工业微气候的评价主要是热感觉指标，其次是空气质量指标；正常情况下，人体通过三种途径和环境进行热交换，以维持身体的热平衡：•与周围空气的对流换热；•对周围物体的辐射散热；•水份的蒸发；水份的蒸发为人体散热提供了一种有效的方法，即使空气温度在短时间内高于人体温度时也能通过水份的蒸发（隐形出汗）使身体散出热量而不致使机体过热；2019/9/146影响热感觉的物理参量主要有温度、湿度、风速和热辐射；（1）温度温度是影响人体热感觉的一个最重要指标；使人感到舒适的温度与多种因素有关，如人的体质、年龄、性别、衣着、劳动强度等；•劳动强度决定着代谢水平，对温度感起着重要作用；坐位脑力劳动（办公室、调度室）——18～24℃；坐位轻体力劳动（操纵台、仪表工）——18～23℃；站位轻体力劳动（车工、检查仪表）——17～22℃；站位重体力劳动（工程安装、木匠）——15～21℃；很重的体力劳动（装卸工、土建工）——14～20℃；•一般情况下，人们感到舒适的温度是21℃±3℃，并随劳动强度的增大而减小；2019/9/147（2）湿度分为相对湿度和绝对湿度两种表示方法；•相对湿度与温度关系密切，即用空气中的水蒸气含量与该温度下的饱和水蒸气含量之比的百分数表示；•绝对湿度则与温度无关，只表示单位体积空气中的水蒸气的绝对量；（也称含湿量）•因此在生产环境中，用相对湿度来表示空气的湿度指标；在温度舒适区，湿度的大小对热感觉的影响很小；但在高温环境中，湿度对热感觉的影响非常明显，湿度增大将限制人体水份的蒸发，会使人感到闷热；而在低温环境中，现场调查表明，“湿冷”比“干冷”令人更不舒适；•在我国北方地区，由于冬季比较干燥，即使温度比南方还低，但并不感到更冷；2019/9/148相对湿度超过70%时称为高气湿，高气湿影响人体通过蒸发方式散热，会使人感到不适；相对湿度低于30%时称为低气湿，低气湿环境会助长空气中污染物的形成并长时间悬浮，也使人呼吸时失水较多，使口鼻粘膜干燥而产生不适感；在生产和生活环境中，最适宜的湿度是40～60%；（3）风速即工作环境中空气流动的速度；当空气流过人体时，会强化人体与环境的对流和蒸发散热的能力；其作用大小取决于风速及皮肤与空气的温差；•当二者之间温差（皮肤温度－空气温度）较大时，对人体的“冷却”效果几乎与风速的平方成正比；•但当空气温度接近皮肤温度时，风速变化所产生的“冷却”效果则迅速减弱；2019/9/149虽然加大风速可以补偿温度的升高所产生的热感觉，但在生产和工作环境中，过高的风速会带来其它方面的干扰而使人们难以接受；舒适的风速不宜超过0.5m／s，即使气温较高时，也不宜超过1m／s；•我国《采暖通风与空调设计规范》中规定的不同温度与风速的关系见表2-1；2019/9/1410（4）热辐射自然界一切物体的共性，其实质是电磁波辐射；•理论上只要物体的表面温度高于热力学温度0K时，该物体就要对外产生热辐射；•温度越高，辐射波长越短；人体表面温度约为310K，其辐射波长为5～25μm；（夜视镜、火灾烟雾中人体探测仪）•在任一时刻，自然界中的物体与物体之间均存在相互辐射，并通过辐射进行能量传递，试图实现温度的平衡；当周围物体温度高于人体表面温度时，相互辐射的结果将使人体受热（获得能量），称为正辐射，反之则称为负辐射；•负辐射有利于人体散热，也是舒适微气候的必备条件之一；2019/9/1411热辐射的常用单位为kJ／m2·min；•夏日中午，在武汉附近测得阳光对地面的热辐射可达60kJ／m2·min；•对人体而言，热辐射超过100kJ／m2·min时将会产生明显的烧灼感；•达到200kJ／m2·min时，人仅能耐受数秒钟；（热钢锭附近、水泥厂转窑附近）2019/9/14123.1工业微气候及与安全生产的关系（续）3.1.3微气候的综合评价指标（1）有效温度（ET℃eff）这是一种生理热指标；由美国人雅格罗提出后而被广泛采用；它是在实验室条件下创造出不同的温度、湿度和气流速度，然后根据130名受试者主诉的热感觉来划分度数，是一种等效气温；有效温度的不足之处是没有考虑热辐射的影响；但可用黑球温度代替干球温度来加以校正，称为校正有效温度；有效温度的舒适范围及耐受极限目前尚无统一的看法；表2-2所列数值是海丁格等人的建议，可作为参考；2019/9/1413（2）三球温度指数（WBGT）这是以干、湿、黑球温度计分别测得的温度按一定的比例进行加权平均算出的温度指标，用以规定允许接触高温的阈值；•在有阳光直射处：WBGT＝0.7TW＋0.2TG＋0.1TD•在室内或室外无阳光直射处：WBGT＝0.7TW＋0.3TG2019/9/1414（3）卡他度测定卡他度的卡他计是模拟人体表面的散热条件而设计的；它的下端有一个酒精容器呈圆柱形，上部是棒状温度计，上面只有38℃和35℃两个刻度线；使用时，把卡他计置于热水中使酒精柱上升到顶端球部，然后取出揩干，悬挂在待测地点；当酒精柱降至38℃时开始计时，到35℃刻度线时停止计时，所测得的时间为t秒，则卡他度计算公式如下：Hd＝F／t•式中F——卡他计常数，由厂家标定；•相当于每平方厘米酒精球面积上，从38℃降到35℃时散出的热量(cal)；2019/9/1415上述测定方法得到的是干卡他度，它表示了36.5℃的人体表面在周围气温和风速条件下，向外散热的速度；如果要在测定中包括环境湿度对人体水分蒸发的效应，则在卡他计的酒精球上包一块湿布；湿布水分蒸发将从酒精球上吸收更多的热量；此时计算出的卡他度值称为湿卡他度，湿卡他度比干卡他度值大；（湿卡他度表示了三者对人体散热的综合作用）Hd值越大表示越有利于散热；2019/9/14163.1工业微气候及与安全生产的关系（续）3.1.4微气候的类型及对人的影响1、微气候的类型不良微气候按其最主要的影响因素——温度来分，可分为高温作业和低温作业两大类型；工业生产中多为高温作业类型•高温作业又可分为：高温强辐射作业、高温高湿作业和夏季露天作业；低温类型的微气候，包括低温、低温高湿和低温强气流；•这类作业环境在工业生产中所占比例较小，常见的有冷藏库、啤酒厂、冬季露天作业（建筑业）和冬季北方浅井等；2019/9/1417（1）高温强辐射作业指气温超过30～32℃，辐射强度超过41.8kJ／(m2·min)的场所中作业；如冶金工业的炼焦、炼钢车间；机械工业的铸造、热处理车间；热电站、锅炉间等；这类车间中有的夏季气温可达40℃以上，辐射强度超过400kJ／(m2·min)，若防护不当极易造成人体过热；（2）高温高湿作业指气温超过30℃、相对湿度超过80％的场所中作业；常见于造纸、印染车间和较深的矿井中；尤其在井下，通风不良时最易形成这种气候；2019/9/1418（3）夏季露天作业热源主要是太阳的热辐射和地表被加热后形成的二次热辐射源；地面运输、装卸、建筑施工等工作，露天工作时间较长，如劳动强度过大又无风时，容易发生机体蓄热和中暑；长时间高温作业可使人的正常生理机能——体温调节、水盐代谢等发生障碍，引起体温升高、水盐代谢平衡失调；高温环境还对人体的循环系统、消化系统、神经系统和泌尿系统等造成不同程度的影响，严重时可造成血压变化、食欲减退和消化不良、中枢神经系统抑制、工作能力下降等后果；2、微气候对人体的影响2019/9/1419低温作业对人体的影响主要是加强人体散热作用；•低温高湿环境以加强人体的负辐射散热为主；•低温下的强气流主要是加强人体的传导散热，使人体过冷或局部过冷，导发各种伤风感冒性疾病；•低温影响最敏感的是手指的精细动作，手部皮温降至15.5℃以下，手指操作灵活性明显下降，手肌力和肌动感觉能力都会明显变差；（易发生操作事故）•长时间暴露在低温环境中，人体将产生冻伤；在低温下，人体体表血管剧烈收缩，血液循环和细胞代谢发生障碍，造成组织缺血、缺氧，进而出现组织变性和坏死，产生冻伤；冻伤多发生在人体的末梢部位，如手、足、耳朵等处；•人暴露在0℃以下气温中，除局部冻伤外，还将出现全身疲惫感、寒颤，甚至冻僵；2019/9/1420表2-5给出了人在不同高低温环境中的主诉症状和生理反应；表中所列各项内容均系无相应防护情况下产生的；2019/9/1421国内外许多统计资料表明：炎热季节，特别是7～8月份发生事故较多；3、微气候对工作效率及安全的影响•因夏季温度高、湿度大，人的中枢神经系统容易失调；•工人常感到精神恍惚、疲劳、周身无力、昏昏沉沉；•这种精神状态常成为诱发事故的原因；日本神山先生用温湿指数研究脑力劳动的效果；温湿指数也称不快指数(D.I)，是由美国气象局博森提出的；•D.I＝（td＋tw）×0.72＋40.62019/9/1422博森认为D.I在70以下为舒适带，75以上约有50％的人感到不适，达到80时则所有的人都主诉不适，超过85将达耐受极限，这时应停止某些工作；神山认为D.I在61～65之间最适于脑力劳动，思维敏捷；70～80时只有最佳状态的一半；8l～85时下降到33％；山东省莱钢集团安全环保处对莱钢自1970年以来的伤亡事故所做的统计分析表明：•事故涉及人数以8月份为最高，其次是12月份；•莱钢是以冶炼、轧钢为主，包括运输、机械加工，煤气、采矿、发电等多门类的联合企业；工种分布十分广，有车间内工作，有高温、露天、井下等；•所以在高温和严寒季节的事故明显增多，这充分说明了气候条件和安全生产的密切关系；2019/9/14233.1工业微气候及与安全生产的关系（续）3.1.5不良微气候中的人体防护1、高温防护地面生产车间和矿山井下作业都可能因存在高温热源而使环境温度过高；严格执行卫生标准《工业企业设计卫生标准》、《高温作业分级标准》•当当地夏季通风室外计算温度为24℃时，允许温差为8℃；•当当地夏季通风室外计算温度为28℃时，允许温差为4℃；•实际上不允许超过32℃；2019/9/1424高温的防护方法有下列几种：（1）通风降温通风可以排出热空气而调节温度；它适用于温度不太高的工作地点；当工作场所空间过大，不能采用全面通风时，可采用局部通风法，使操作人员处于凉爽的送风流中；但应注意，风流速度不宜过大；工厂车间常采用此法；送风流的冷却可用空调器、冷水或冰块等，视热源情况而定；•美国某金属矿山由于自然条件适宜，曾巧妙地采用人工——自然的配合方法，调节井下温度；•冬季该矿区气候寒冷，为加热入风流，使气流通过采空区并