Организм человека постоянно находится во взаимодействии с окружающей его средой. Жизнь урбанизированного человека неразрывно связана со следующими процессами: труд, пребывание в городской среде, использование средств транспорта, сфера быта, активный и пассивный отдых.                                                                                                             00000Энергообмен человека. Совершение всех видов деятель­ности организма осуществляется за счет потребляемой им химической энергии, содержащейся0в0биологическом0«топ­ливе»0–0пище.              00000Совокупность всех химических реакций в организме, необ­ходимых для обеспечения его веществом и энергией, называ­ется обменом веществ. В науке используют понятия основ­ного обмена и обмена при различных видах деятельности.                                                                                       00000Основной обмен характеризуется величиной всех энерге­тических трат в организме при полном мышечном покое, в стандартных условиях (при комфортной температуре ок­ружающей среды, спустя 12 – 16 часов после приема0пищи,0в0положении0лежа).                                                 00000Энергозатраты при мышечной работе зависят от ее на­пряженности и продолжительности. При интенсивной интеллектуальной работе потребности мозга в энергии составляют 15 – 20 % основного обмена. Пре­вышение суммарных энергетических затрат при умственной работе определяется0степенью0нервно-эмоциональной0напряженности. 0000000000                                                                            00000Закон минимума Ю. Либиха гласит: «Выносливость организ­ма определяется слабым звеном в цепи его потребностей; его жизненные возможности лимитируются факторами, ко­личество и качество которых близко к необходимому орга­низму минимуму. Дальнейшее снижение или ухудшение0этих0факторов0ведет0организм0к0гибели». 000Теплообразование и температура тела человека. Нор­мальная жизнедеятельность человека может осуществлять­ся только при определенных метеорологических условиях: давлении Р, температуре t , относительной влажности φ и ско­рости движения окружающего воздуха W . Эти параметры влияют на интенсивность тепломассообмена тела человека с окружающей средой, в процессе которого отводится выра­батываемая организмом теплота Q _выр , температура тела поддерживается на определенном уровне, обеспечивающим нормальное протекание обменных реакций в организме че­ловека. Жизнедеятельность организма человека возможна лишь при температуре тела не ниже +25 °С и не выше +43 °С. Выделение теплоты в теле человека вызывает нагрев его тканей, однако этому препятствует отвод вырабатываемой0теплоты0в0окружающую0среду.                            00000Вклад каждой из составляющих механизма теплообмена в процесс теплоотдачи от тела человека в окружающую сре­ду зависит от метеорологических условий и интенсивности выполняемой работы (рис. 2.1).00000000000000000000000000                                              00000Нормальное тепловое состояние организма человека, на­зываемое тепловым комфортом, наблюдается при условии, когда вся вырабатываемая организмом теплота Q _выр передает­ся телом окружающей среде Q _{О TB,}. Нарушение этого равенства вызывает изменение тепло­вого ощущения человека. 00000Влияние параметров микроклимата на самочувст­ вие человека. Параметры микроклимата оказывают непо­средственное влияние на тепловое самочувствие человека и его работоспособность. Например, понижение температу­ры и повышение скорости движения воздуха способствуют усилению конвективного теплообмена и процесса теплоот­дачи при испарении пота, что может привести к переохлаж­дению организма.

Рис. 2.1. Показатели выделения теплоты телом человека, находящегося в спокойном состоянии, в зависимости от температуры окружающей среды: 1 – теплота, выделяемая при испарении; 2 – теплота, выделяемая путем конвекции; 3 – теплота, выделяемая излучением

При повышении температуры воздуха возникают обратные явления. Установлено, что при температуре свыше 25 °С ра­ботоспособность человека начинает снижаться (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Зависимость производительности труда от изменения температуры окружающей среды

Для человека определены максимальные значения допу­стимой температуры в зависимости от длительности их воздействия и используемых средств защиты. Переносимость организмом человека высоких температур зависит0от0влаж­ности0и0скорости0движения0воздуха.               00000Высокая влажность воздуха уменьшает скорость испаре­ния пота, что ухудшает теплосъем с поверхности кожи и ве­дет к перегреву тела человека. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность воздуха при t_oc > 30 °С, когда практичес­ки вся теплота, вырабатываемая в теле человека, отдается в окружающую среду за счет испарения пота.0Обезвоживание на 15-20% приводит к смертельному исходу. Вместе с потом организм теряет значительное количест­во минеральных солей, микроэлементов и водорастворимых витаминов (С, B₁, B₂). По­тери соли крайне опасны для организма.0000000000000000000000000 00000Длительное воздействие высокой температуры особенно 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. При гипертермии и, как следствие, тепловом ударе наблюдается головная боль, головокруже­ние, общая слабость, искажение цветового восприятия, су­хость во рту, тошнота, рвота, обильное потовыделение, пульс и дыхание учащены. При этом наблюдается бледность, синюшность, зрачки расширены, временами возникают судо­роги, потеря сознания.                                                                                          00000 Предельная температура вдыхаемого воздуха, при которой человек в состоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств защиты,0составляет0около01160°С.                                               00000Барическое влияние. Нормальное атмосферное давле­ние на уровне моря в среднем составляет 760 мм рт. ст. (1,103 – 10⁵ Па). С высотой давление воздуха уменьшается и становится опасным для человека на высоте 4–5 км над уровнем моря из-за кислородной недостаточности. При снижении относительно уровня моря (например, в шахте) атмосферное давление 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 погружение0без0специальных0средств0на02 – 30м.00000000000000000000000                              00000Влияние электромагнитного поля Земли. Электромаг­нитные поля естественного происхождения являются по­стоянно действующим физическим фактором окружающей среды, необходимым для возникновения и существования жизни на планете. Естественными источниками геомагнит­ного поля являются: атмосферное электричество, излуче­ние Солнца, электрические0и0магнитные0поля0Земли.                                                00000В условиях дефицита естественных электромагнитных полей возникает дисбаланс основных нервных процессов в виде преобладания торможения, дистонии мозговых сосу­дов, развития изменений со стороны сердечнососудистой,0иммунной0и0других0систем.                     00000Современному челове­ку не хватает дневного естественного света. Значительная часть работы и отдыха человека протекает при искусствен­ном освещении.                                                                                            00000Влияние естественной радиации. Естественные источ­ники излучения можно подразделить следующим образом: внешние источники внеземного происхождения (космичес­кое излучение); источники земного происхождения (естест­венные0радионуклиды).                                                                    00000С удалением от поверхности земли интенсивность кос­мического излучения возрастает (рис. 2.3). 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.000000000000000000 99999Средняя доза облучения населения России со­ставляет 3,4 мЗв/чел. в год.

Рис. 2.3. Уровни космического излучения на различных высотах

Массообмен человека. 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. К качеству потребляемых веществ0предъявляются0определенные0требования.                           00000Все продукты реакций, а также потребленная человеком из внешней среды вода полностью выделяются организмом в окружающую среду: углекислый газ удаляется в атмосфе­ру при дыхании; шлаковые вещества выводятся вместе с по­требленной водой в виде отходов жизнедеятельности, часть воды выделяется путем испарения в атмосферу через кожу и через легкие0при0дыхании.                                                                                      00000В сутки человеку требуется в 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) и 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). При нагрузке средней тяжести необходимо до 5 л, при тяжелой работе0на0воздухе0–0до06,50л0жидкости0в0день.               00000Значительные опасности возникают при потреблении человеком загрязненных потоков воздуха, воды и пищи. До­статочно отметить, что от отравлений0пищей0в0мире0ежегод­но0умирают0около020млн.0чел. 00000Информационный обмен человека. Взаимосвязь чело­века с любой системой (в том числе технической) может быть описана через информационную модель, которая объ­единяет сенсорное и сенсомоторное поля. К сенсорному (чувствительному) полю информационной модели относят комплекс сигналов, которые воспринимаются человеком непосредственно 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, кнопок0и0т.д.                                                                        00000Информационная совместимость означает соответствие возможностей человека по приему и переработке потока за­кодированной информации и эффективного положения уп­равляющих воздействий в системе. 00000Реакция человека на любое внешнее воздействие (раздра­жение) и превращение ее в защитное действие хорошо просле­живаются на схеме рефлекторной дуги (рис. 2.4). Согласно этой схеме энергия раздражителя поступает на рецепторы человека и далее по нервным волокнам в виде нервных им­пульсов передается в центральную нервную систему (ЦНС). В коре головного мозга – высшем органе ЦНС – информация анализируется и по нервным волокнам пере­дается к исполнительным органам человека для компенса­ции внешнего воздействия. Результат компенсационного действия передается по обратной связи на рецептор. По характеру ощуще­ний различают зрительные, слуховые, обонятельные, осяза­тельные рецепторы, рецепторы боли, рецепторы положения тела в пространстве.

Рис. 2.4. 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 –обратная0связь

При длительном воздействии раздражителя происходит адаптация рецептора и его чувствительность снижается, од­нако, когда действие раздражителя прекращается, чувстви­тельность растет снова. Различают быстро адаптирующиеся (например, барорецепторы) и медленно адаптирующиеся0рецепторы0(фоторецепторы).                                  00000При длительном воздействии раздражи­теля на основе приобретенного опыта0формируются0услов­ные0рефлексы.                                      00000Человек обладает рядом специализированных перифе­рийных образований – органов чувств, обеспечивающих восприятие действующих на организм внешних раздражителей (из окружающей среды). К таким образованиям отно­сятся органы слуха, зрения, обоняния, вкуса, осязания. С помощью органов чувств человек получает обширную информацию об окружающем мире. В табл. 2.3 приведены макси­мальные скорости передачи информации, принимаемой че­ловеком с помощью различных органов чувств и их рецепторов для передачи к коре больших полушарий.

Таблица 2.3