تنش حرارتی در محیط کار

مخاطرات مرتبط با کار در شرایط جوی نامناسب(استرس حرارتی شامل استرس گرمایی و استرس سرمایی) در محیط های کاری سرپوشیده و روباز می تواند سبب آسیب و بیماری و حتی مرگ شاغلان شود. علاوه بر تأثیر مستقیم استرس حرارتی بر  سلامتی شاغلان و پیامدهای روانی و اجتماعی و اقتصادی آن، استرس حرارتی آثار غیر مستقیمی همچون کاهش عملکرد جسمی و ذهنی،افت تولید ، خطاهای انسانی، حوادث و زیان های اقتصادی نیز به دنبال دارد. از طرفی تنوع ویژگی های محیطی و فردی سبب شده که مبحث محیط های حرارتی به موضوعی پیچیده تبدیل شود. با توجه به اقلیم ایران که عمدتا گرم و خشک است و نیز با در نظر گرفتن تعداد قابل ملاحظه صنایع و فرآیند های داغ و کارکنان آن نسبت به صنایع سرد، تمرکز اصلی ما بر استرس گرمایی خواهد بود.

استرس گرمایی

هنگامی که مجموعه ای از اثرهای عوامل محیطی همانند دمای هوا، دمای تابشی، رطوبت و سرعت جریان هوا و لباس و فعالیت انسانی سبب افزایش دمای بدن شود، استرس گرمایی(Heat Stress) رخ می دهد.

کارگران شاغل در محیط های روباز، آتش نشانان، کارگران نانوایی، کشاورزان، کارگران شاختمانی، معدن کاران، کارگران اتاق بویلر و … در معرض استرس گرمایی هستند.

محیط های گرم و تأثیر آن

تأثیر حاد گرما بر سلامتی

نشانه های اولیه گرما، کاهش تمرکز و عدم توانایی انجام مهارت های حرکتی ظریف است و در برخی موارد با افزایش ۲درجه سانتی گراد در دمای عمقی بدن خستگی بروز می کند. شوک گرمایی هنگامی که دمای عمقی به ۴۰درجه سانتی گراد می رسد، شروع شده و در صورتی که دمای عمقی به ۴۲درجه سانتی گراد برسد، احتمال مرگ بیش خواهد آمد. بیماری های ناشی از گرما علائم مشترکی مانند احساس سوزن سوزن شدن، کرامپ های گرمایی، سنکوپ گرمایی(غش گرمایی) و بی آبی بدن تا خستگی گرمایی و شوک گرمایی دارند.

تأثیر مزمن گرما بر سلامتی

بیماری های مزمن ناشی از گرما را می توان به شکل زیر طبقه بندی کرد:

• بیماری هایی که به دنبال اثرهای حاد گرمایی ایجاد می شوند، نظیر: کاهش تحمل گرمایی، سختی و دردناکی عضلات پس از کرامپ گرمایی، خستگی مزمن بعد از خستگی حاد، آسیب سلولی در ارگان ها پس از شوک گرمایی.
• بیماری هایی که به خاطر هفته ها، ماه ها یا سال ها کار در شرایط گرم به وجود می آیند، نظیر: سردرد اختلال در خواب تاکیکاردی ، تهوع ،فشارخون کاهش میل جنسی، آسیب میوکاردیال و هیپوکرومیا (کاهش میزان کلراید).
• بیماری هایی که در میان مردمی که در مناطق گرم زندگی میکنند بروز می.کند برای مثال بیماریهای پوستی، اختلال در خواب، سایکونوروزیس (خواب آلودگی گرمسیری) و خستگی گرمایی ممانعت کننده از تعریق در مناطق گرمسیری، سنگهای کلیه و خستگی گرمایی ممانعت کننده از تعریق در نواحی بیابانی.

سایر مخاطرات ناشی از استرس گرمایی

از آنجایی که استرس گرمایی میتواند سبب خستگی شود، کنترل آن به ویژه در مشاغلی که به لحاظ ایمنی ماهیتی بحرانی دارند حائز اهمیت بسیار است. دمای بالا مثلا در تابستان ممکن است موجب افزایش بروز برخی حوادث و آسیبها در میان کارگران مشاغل گرم شود .

با توجه به آثار مزمن و حاد گرما بر سلامتی و همچنین اثر آن بر ایمنی فرد در محیط کار، ارزشیابی شرایط جوی در محیط های کار ضروری است.

پاسخ های فیزیولوژیکی بدن به استرس گرمایی

هموستازیس

هموستازیس عبارت است از حفظ محیط داخلی ثابت در بدن که نه تنها کنترل دمای بدن بلکه کنترل تعادل آب، خون، سطح قند و اوره ی خون را شامل میشود.

بدن انسان در ناحیه ی باریکی از دمای عمقی عمل میکند. دمای عمقی بدن در ردیف °۳۶٫۸ -°۳۷٫۲  سانتی گراد است. برای حفظ تعادل دمای داخلی هرگونه اثر گرما بر بدن اعم از دریافت گرما از محیط خارج یا تولید گرمای حاصل از انجام فعالیت توسط فرد باید از طریق اتلاف مقدار گرمایی معادل گرمای دریافتی، بالانس شود. اگر این اتفاق صورت نگیرد گرما در بدن انباشته می شود و فرد استرس گرمایی را تجربه خواهد کرد.

موثرترین راه تنظیم دمای بدن از طریق تبخیر عرق صورت میگیرد. تبخیر عرق در فرایند خنک سازی بدن تا ۹۸ درصد سهم دارد. اگر مایعات از دست رفته بدن جبران نگردد ظرفیت فیزیکی کار فرد کاهش یافته و فرد دچار خستگی و تغییرات سایکولوژیکی می شود.

• کم آبی ۱ تا ۲ درصدی در وزن بدن باعث ۶ تا ۷ درصد کاهش در میزان توانایی انجام کار فیزیکی می شود.
• کم آبی ۲ تا ۴ درصدی در وزن بدن ۲۲ تا ۵۰ درصد کاهش در میزان توانایی انجام کار در محیط هایی با گرمای متوسط و شدید را به همراه دارد.
• عملکرد ذهنی افراد در کم آبی معادل ۲ درصد شروع به کاهش کرده سپس متناسب با کم آبی بیشتر عملکرد ذهنی نیز افت بیشتری می کند.

سازش

سازش با گرما به حالتی اطلاق می شود که بدن فرد برای دفع گرما و هماهنگی با محیط از طریق افزایش خفیف در دمای عمقی بدن، توانایی انجام کار بیشتری را در گرما به دست می آورد. فرآیند سازش سبب کارایی بیشتر بدن در کنترل دمای داخلی میشود. مزایای برقراری سازش عبارت است از:

• تولید عرق بیشتر با مقدار الکترولیت کمتر؛
• دمای پوست و رکتال پائین تر نسبت به شروع مواجهه با گرما؛
• فشار خون بهتر و ثابت تر همراه با میزان نبض کمتر؛
• بهره وری و ایمنی بیشتر.

سازش با گرما به آرامی در طول هفته ها فعالیت مداوم در شرایط استرس گرمایی به دست می آید. اعتقاد کلی بر آن است که سازش با گرما نسبت به از دست رفتن سازش سریع تر صورت میگیرد. هر چند که مدت زمان لازم برای از دست رفتن سازش مشخص نیست اما Donoghue   و Brake و Bates معتقدند که ۷ تا ۲۱ روز دوری از محیط های گرم میتواند سبب از دست رفتن سازش شود. در صورت مواجهه نداشتن با گرما به مدت یک هفته یا بیشتر سازش مجدداً طی ۴ تا ۷ روز به دست خواهد آمد.

 تأمین آب بدن

تأمین آب بدن فاکتور کلیدی بدن انسان برای عملکرد مؤثر در شرایط جوی گرم است. جرم کلی آب بدن تقریباً ۶۰ درصد وزن بدن است مایعات بدن از راههای مختلفی همچون تعریق و تبخیر از مجاری تنفسی و دفع مواد زائد از بدن از دست می رود. جبران آب از دست رفته ی بدن از مؤلفه های اصلی مدیریت ریسک در شرایط گرم است. در این راستا باید توجه داشت که نباید صرفاً بـه احساس تشنگی افراد برای جبران آب از دست رفته اتکا نمود زیرا منجر به کم آبی بدن میشود. بسیاری از پژوهشگران در خصوص مایعی خوشمزه و مطبوع با میزان جذب سریع در بدن که جایگزین شود، مطالعه و تحقیق کرده اند .مطبوع بودن شامل رنگ، بو، دما و مزه ی مایع جایگزین است. در این میان آب ساده ترین مایع جایگزین و با قابلیت جذب سریع است.

1. برای کار در محیط گرم به مدت کمتر از ۹۰ دقیقه، مقدار کافی آب یا شیر به همراه تأمین نمک از دست رفته از طریق رژیم غذایی کافی است.
2. در صورتی که مدت انجام کار در محیط گرم ۹۰ تا ۲۴۰ دقیقه باشد، لازم است که مایعات جایگزین حاوی افزودنی های کربوهیدرات با غلظت کمتر از ۷ درصد استفاده شوند.
3. برای فعالیتهای طولانی تر از ۲۴۰ دقیقه در محیط های،گرم مایعات جایگزین باید حاوی مکمل های الکترولیت شامل سدیم و مقادیر جزیی پتاسیم باشد و از نوشیدن الکل و نوشیدنیهای حاوی کافئین (نظیر چای و قهوه و نوشیدنیهای انرژی زا اجتناب کرد.

تاثیر مصرف داروها بر تحمل استرس گرمایی و تعریق

نکته ای که باید به آن توجه داشت این است که مصرف داروها نیز بر توانایی بدن در مدیریت استرس گرمایی تأثیر میگذارند دیورتیک ها بر تعادل مایعات اثر گذارند آنتی هیستامینها از تعریق جلوگیری کرده و داروهای ضد التهاب در کار مرکز تنظیم حرارت مداخله کنند. داروهایی نظیر بتابلاکرها که بر فشار خون اثر میگذارند از گشاد شدن عروق خونی پوست پیشگیری کرده و در نتیجه توانایی خنک شدن بدن را کاهش داده و تحمل در برابر گرما را کم میکنند.

 ارزشیابی تنش حرارتی در محیط کار

به منظور ارزشیابی تنش حرارتی در محیط های کار لازم است شاخص های استرس و استرین حرارتی اندازه گیری و محاسبه یا برآورد گردند. تعیین میزان شاخص های راحتی و استرس حرارتی شاغلین در محیط های کار اعم از محیط های سرپوشیده و روباز مستلزم دانستن کمیت های فیزیکی مرتبط با محیط و فعالیت بدنی و پوشش فرد است.

کمیتهای فیزیکی شامل دمای هوا دمای تابشی رطوبت هوا و سرعت جریان هوا است.

دمای هوا:  دمای هوا (Ta) عبارت است از دمای هوای اطراف بدن انسان. سنسورهای سنجش دما از طریق اندازه گیری کمیتهای فیزیکی مانند طول جامدات، حجم مایعات، مقاومت الکتریکی و نیروی محرکه ی الکتریکی عمل میکنند.

سنسورهای دما دارای انواع مختلفی به شرح زیر است:

1. سنسورهای انبساطی(ترمومتر انبساط مایع (جیوه) و ترمومتر انبساط جامدات)
2. ترمومترهای الکتریکی (ترمومترهای مقاومتی و ترمومترهایی که براساس تولید نیروی محرکه ی الکتریکی عمل میکنند.)
3. ترمومانومترها( در این ترمومترها اختلاف در فشار مایع تابعی از دما است.)

هر چند اندازه گیری دمای هوا ساده به نظر میرسد لیکن موضوعاتی است که میتواند سبب خطای قابل ملاحظه ای در سنجش این عامل شود. به منظور کاهش خطا در سنجش دمای هوا اقدامات زیر توصیه میشود:

• کالیبراسیون ترمومتر
• کاهش اثر تابش

هنگام اندازه گیری دما باید سعی شود که پروب سنجش دما متأثر از تابش منابع گرمایی اطراف نشود. در غیر اینصورت دمای سنجش شده دمای واقعی نبوده و دمائی بینابین دمای هوا و میانگین دمای تابشی خواهد بود. راهکارهای اصلی کاهش آثار تابش بر روی پروب دما عبارت است از:

• کاهش فاکتور نشر سنسور؛
• کاهش اختلاف دما میان سنسور و جداره های مجاور
• افزایش ضریب انتقال گرمای جابه جائی از طریق افزایش سرعت جریان هوای اطراف سنسور یا از طریق تهویه ی اجباری و کاهش اندازه ی سنسور

میانگین دمای تابشی (MRT) عبارت است از دمای یکنواخت فضای محصور مجازی که در آن انتقال گرمای تابشی از بدن انسان برابر انتقال گرمای تابشی در فضای محصور غیر یکنواخت واقعی است. به منظور محاسبه میانگین دمای تابشی(MRT)، دمای دماسنج گویسان و دمای هوا و سرعت جریان هوا باید سنجش شود.

دماسنج گوی سان وسیله ای است مرکب از گوی سیاهی با قطر ۱۵سانتی متر که در مرکز آن سنسور دمایی نظیر ترمومتر جیوه ای ترموکوپل یا پروب ترمیستور قرار گرفته است.

البته گوی هایی با قطر کمتر نیز وجود دارند که نسبت به گوی استاندارد بیشتر متأثر از دمای هوا و سرعت جریان هوا شده و بدین خاطر صحت اندازه گیری با آنها کمتر است.

دماسنج گویسان در محل مدنظر قرار گرفته و پس از انجام تبادلات از طریق تابش و جابه جایی به تعادل رسیده و دما (T_g) قرائت میشود. مدت زمان رسیدن به تعادل با توجه به ویژگیهای فیزیکی گوی و شرایط محیطی، ۲۰ تا ۳۰ دقیقه است.

هم زمان با سنجش دمای دماسنج گوی سان سرعت جریان هوا  (V_a) و دمای هوا  (T_a) نیز در همان موقعیت سنجش و سپس میانگین دمای تابشی MRT یا از طریق رابطه ی زیر محاسبه میشود:

 رطوبت: یکی از مهمترین راههای دفع انرژی حرارتی از بدن تبخیر عرق است. به دلیل اهمیت این موضوع در کاهش استرس گرمایی، مبحث رطوبت و سنجش آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. رطوبت نسبی (RH) عبارت است از نسبت فشار بخار آب هوا به فشار بخار آب اشباع در همان دما و فشار.

اندازه گیری رطوبت با استفاده از سایکرومتر انجام میشود. سایکرومتر مرکب از دو ترمومتر است که یک ترمومتر دمای هوا را نشان میدهد که دمای خشک (ta) نامیده میشود. ترمومتر دوم، دمایی با عنوان دمای تر (tnw) را می سنجد.

دمای تر: دمای تر پایین ترین دمایی است که میتوان هوا را در فشار ثابت با تبخیر آب خنک کرد. برای اندازه گیری دمای تر از دماسنج تر استفاده میشود. ساختمان دما سنج تر همانند دماسنج خشک است با این تفاوت که به دور مخزن دماسنج پارچه ای (فتیله) با قابلیت رسانایی آب نظیر کتان پیچیده شده و همواره توسط آب مقطر، مرطوب نگه داشته میشود. به منظور حفظ رطوبت، پارچه انتهای دیگر آن در داخل مخزن آب مقطر قرار داده می شود.

آب جذب شده توسط فتیله با توجه به میزان رطوبت هوا و سرعت جریان هوای اعمال شده بر مخزن ترمومترها تبخیر شده و پس از رسیدن به تعادل دمای تر نشان داده میشود.

تهویه ی ترمومتر با سرعت حداقل m/s ۴ تا ۵  عبور هوا از مخزن یا بخش حساس ترمومتر به طور دستی در رطوبت سنج چرخان یا توسط یک فن با دور مشخص (رطوبت سنج آسمن) تأمین میگردد. ترمومتر تر و خشک باید در مقابل تابشهای حرارتی محافظت شوند. سپس رطوبت نسبی براساس دمای خشک و دمای تر توسط چارت سایکرومتری، روابط، ریاضی، خط کش و جداول مخصوص تعیین میگردد. علاوه بر سایکرومتر دستگاههای قرائت مستقیم که براساس مکانیسمهای مختلف عمل میکنند رطوبت نسبی را می سنجند و مستقیماً نشان میدهند.

 سرعت جریان هوا: سرعت جریان هوا کمیتی است که با اندازه و جهت مشخص می شود. سرعت جریان هوا در زمان های مختلف متفاوت است؛ لذا لازم است نوسانات سرعت ثبت شود و میانگین سرعت در فاصله ی زمانی مشخص دوره ی سنجش تعریف شود. سنجش صحیح و دقیق سرعت هوا در محل کار مشکل است زیرا جریان هوا آشفته است و جهات مختلفی دارد. مشخصاتی که باید دربارهی وسایل اندازه گیری سرعت جریان هوا در نظر گرفته شود، شامل موارد زیر است:

• حساس بودن نسبت به جهت جریان هوا
• حساس بودن نسبت به نوسانات سرعت؛
• امکان دستیابی به میانگین و انحراف معیار سرعت در طول دوره سنجش

به منظور سنجش سرعت با صحت کافی موضوعات زیر را باید در نظر گرفت:

• کالیبراسیون وسیله؛
• زمان پاسخ دهی سنسور؛
• دوره ی سنجش

وسایلی که برای اندازه گیری سرعت جریان هوا به کار میروند براساس مکانیسم های مختلف عمل می کند مثلاً:

• وسایلی که نسبت به تغییر فشار هوا حساس هستند؛ مانند بادسنج پره ای؛
• وسایلی که حجم هوای جابه جاشده را در مدت زمان معینی اندازه گیری می کنند، مثل وانتوری ؛
• وسایلی که سرعت جریان هوا را با استفاده از عنصر حساس حرارتی سنسور اندازه گیری میکنند، مانند بادسنج حرارتی
• وسایلی که میانگین سرعت جریان هوا را مستقل از جهت آن نشان میدهند، مانند دماسنج کاتا.

بادسنج های پره ای: اساس کار این نوع وسیله اندازه گیری تغییرات فشار هوا در اثر عبور جریان هوا از طریق پروانه ای است که قابلیت گردش داشته و حساس به جریان هواست پره های دستگاه به دینامی متصل است که گردش آن سبب ایجاد ولتاژ ضعیفی در مدار دستگاه می.شود با توجه به اینکه سرعت گردش ،پروانه ارتباط مستقیمی با سرعت جریان هوا دارد میتوان از طریق اندازه گیری سرعت گردش پروانه میزان سرعت جریان هوا را سنجید میزان ولتاژ ایجاد شده توسط دینام به وسیله ی ولت متری که براساس سرعت حرکت هوا کالیبره میگردد، اندازه گیری میشود.

این نکته درخور ذکر است که در این وسایل سرعت جریان هوای اندازه گیری شده به نحوه ی قرار گرفتن پره های دستگاه نسبت به جهت جریان هوا بستگی دارد، لذا از این وسایل در اندازه گیری جریان هوای جهت دار مانند کانالهای تهویه دمشی یا مکشی به ویژه در دهانه ها استفاده می شود. با توجه به اینکه در محل های بسته و محیط های کار معمولاً هوا دارای جریان جهت داری نبوده و معمولاً دارای جهت های مختلفی است لذا استفاده از این وسیله توصیه نم یشود. از طرف دیگر این وسایل در دامنه ی خاصی از سرعت جریان هوا کاربرد دارند ۰۲-۱۰۰ m/s لذا با توجه به سرعت پایین هوا در محل کار و محیط های بسته استفاده از این وسایل در محیط کار توصیه نمیگردد. این وسیله هم مانند هر وسیله ی فیزیکی نیاز به کالیبراسیون دارد که با دو روش استاتیک و دینامیک انجام می شود.

بادسنج های حرارتی: با توجه به این مطلب که مقدار گرمایی که از یک جسم داغ توسط جریان هوا گرفته می شود متناسب با سرعت جریان هواست، بادسنج های حرارتی ساخته شده اند. این بادسنج ها از یک قسمت حساس به سرعت و دما تشکیل شده اند. عنصر حساس به سرعت در دمای ثابتی حدوداً  ۷۵درجه فارنهایت بالاتر از دمای محیط عمل می نماید. انرژی گرمایی به طور الکتریکی توسط یک آمپلی فایر مجهز به باطری در مدار الکترونیک تأمین و کنترل می شود. انرژی حرارتی با توجه به اختلاف دمای جسم داغ و محیط و نیز سرعت جریان هوا از جسم داغ به محیط منتقل می شود. میزان انتقال تابعی از سرعت جریان هوا است. از این رو صفحه مدرج بر این اساس درجه بندی شده و امکان قرائت مستقیم سرعت جریان هوا را فراهم می کند. در این وسیله شارژ باطری و تعمیر و نگهداری آن بسیار اهمیت دارد و قبل از استفاده از دستگاه باید ولتاژ باطری بررسی شود این وسایل نیاز به کالیبراسیون اولیه و دوره ای دارند و باید به آن توجه شود. بادسنج های حرارتی با توجه به شکل بخش حساس دستگاه به دو گروه زیر تقسیم می شوند:

• بادسنج های حرارتی کره ای شکل
• بادسنج های حرارتی سیمی شکل

دماسنج کاتا: دماسنج کاتا نخستین بار توسط لسلی به منظور اندازه گیری انرژی حرارتی از دست رفته از راه پوست انسان طراحی و ارائه گردید. در سال ۱۹۶۱ این دماسنج توسط رونالد هیل در انگلستان تکمیل شد. ابتدا دماسنج کاتا برای اندازه گیری توان سردشوندگی خنک کنندگی هوا طراحی شد، ولی نظر به اینکه توان خنک کنندگی متأثر از سرعت جریان هواست بعدها از این دماسنج به عنوان وسیله ی اندازه گیری سرعت جریان هوا استفاده شد.

از مهم ترین مزایای این دماسنج حساسیت نداشتن به جهت جریان هواست همچنین توانایی اندازه گیری سرعت جریان های کم هوا نیز از مزایای آن محسوب می شود.این دماسنج از دو مخزن بزرگ و کوچک تشکیل شده که توسط لوله ی موئینه ای با یکدیگر ارتباط دارند. درون مخزن بزرگ الکل رنگی ریخته شده است. الکل در نتیجه ی گرم شدن مخزن متبسط گردیده و از طریق لوله ی موئینه به مخزن کوچک می رسد. برروی ساقه ی دماسنج دو علامت (معمولاً با حروف A و B مشخص گردیده اند) حک شده است. فاصله ی حرارتی دو علامت مذکور معمولاً ۳درجه سانتی گراد است. همچنین عددی برروی ساقه ی دماسنج با عنوان F حک شده است. این عدد، فاکتور دماسنج کاتا است که با توجه به نوع شیشه دماسنج، آحاد حرارتی به کار رفته (سلسیوس یا فارنهایت) و ردیف دما تعیین می گردد.

دماسنج کاتا در سه نوع مختلف ساخته شده است که عبارت است از:

• کاتای خشک یا شیشه ای یا استاندارد؛
• کاتای نقره اندود؛
• کاتای تر

این سه نوع کاتا از نظر ساختمانی مشابه هم بوده و تنها تفاوتشان در مخزن بزرگ آنهاست. دماسنج خشک دارای مخزنی شیشه ای است. کاتای نقره اندود همان کاتای خشک است که مخزن بزرگ آن برای بازتاب تابشهای حرارتی غلافی از اندود نقره داشته و در محیط  هایی که انرژی تابشی زیادی وجود دارد، به کار میرود. کاتای تر همان کاتای خشک است که مخزن بزرگ آن دارای پوششی با رسانایی آب پارچه ای کتانی است. در این نوع کاتا علاوه بر انتقال حرارت از طریق جابه جایی و تابش انتقال از طریق تبخیر نیز صورت می گیرد و اغلب در محیط هایی که رطوبت خیلی زیادی دارند، استفاده می شود.

 لباس: لباس واسط میان پوست انسان و هوای اطراف اوست و نقش مهمی را در تبادلات حرارتی میان انسان و محیط اطرافش دارد. مقاومت حرارتی لباس با واحدی به نام کلو سنجیده می شود. کلوی لباس به جنس و رنگ و طرح لباس بستگی دارد. در استاندارد ISO9920 مقادیر کلو برای لباسهای مختلف به تنهائی و یا مجموعه های مختلف لباس ارائه شده است. با توجه به آنکه پوشش افراد در فرهنگ ها و اقلیم های مختلف متفاوت است هنگام ارزیابی مواجهه شاغلان با استرس گرما باید به مجموعه لباسهای پوشیده شده توسط فرد توجه کرده، کلوی آن را منظور نمود. جدول ذیل خلاصه ای از مقادیر کلو را برای لباس های مختلف نشان می دهد.

متابولیسم: بخش مهمی از انرژی شیمیایی بدن که حاصل سوخت و ساز است به انرژی گرمایی تبدیل می شود و بخش کمی از آن به انرژی مکانیکی تبدیل می گردد. به همین جهت برای محاسبه ی متابولیسم می توان از انرژی مکانیکی صرف نظر و صرفاً انرژی گرمایی را در محاسبات بالانس حرارتی منظور کرد.

بخشی از انرژی مصرفی بدن را که برای حفظ اعمال حیاتی بدن در حالت استراحت و دراز کش لازم است، متابولیسم پایه یا بازال می نامند. متابولیسم پایه به عواملی نظیر، سن، جنس، وزن و قد بستگی دارد. متابولیسم پایه را میتوان به روش کالریمتری مستقیم و کالریمتری غیر مستقیم اندازه گیری یا با استفاده از روابط کارپنتر و ISO محاسبه نمود.

بخش اعظم میزان متابولیسم مربوط به  متابولیسم کار یا فعالیت است.برای برآورد متابولیسم فعالیت، روش های مختلفی از سوی مراجع ارائه شده است. در این روش ها، میزان متابولیسم بر حسب فعالیت، حرفه، وضعیت بدن، نوع کار و سرعت انجام کار سنجیده می شود که نمونه ای از آن در جدول ذیل ارائه شده است:

ارزیابی ریسک محیط های حرارتی (شرایط جوی)

مراحل انجام ارزیابی ریسک عبارت است از:

1. مرحله ی اول ارزشیابی اولیه (پایه):در این مرحله ارزیابی کیفی صورت می پذیرد و نیازی به استفاده از مهارت های فنی در کاربرد یا تفسیر نیست. در این مرحله سؤالاتی در ارتباط با پارامترهای مؤثر بر استرس حرارتی فرد پرسیده می شود. پاسخ ها به مقادیر عددی تبدیل شده و برحسب پتانسیل تأثیر بر بار حرارتی، وزن دهی می شوند. مقدار نهایی عددی با مقیاس از پیش تعیین شده مقایسه و پتانسیل کلی استرس گرما رتبه بندی می شود. در سالهای اخیر پارامترهای دیگری نظیر وزن مخصوص ادرار میزان آب بدن و ماتریس های تصمیم گیری به برنامه های ارزیابی ریسک اضافه شده است.
2. مرحله ی دوم ارزشیابی مواجه با استرس حرارتی با استفاده از یک شاخص استرس گرمایی است. در این مرحله رویکرد کمی بیشتری مدنظر است و نیازمند سنجش چندین پارامتر فردی و محیطی نظیر دمای هوا، دمای خشک، دمای گوی سان، رطوبت نسبی سرعت، جریان هوا و تخمین میزان متابولیسم و عایق لباس است. اندازه گیری های فوق با هم ادغام و شاخص استرس گرمایی محاسبه شده و بر اساس آن مدت زمان مجاز مواجهه تعیین میگردد. هالدین احتمالاً نخستین فردی بود که در سال ۱۹۰۵ دمای تر را به مثابه مقیاسی مناسب جهت بیان استرس گرمایی به کار برد. پس از آن تعداد زیادی شاخص بدین منظور ارائه شده که حدود ۴۰ شاخص فهرست شده است. برای آنکه شاخصی کاربردی محسوب شود، باید حداقل معیارهای زیر را داشته باشد:
   • برای ردیف وسیعی از شرایط محیطی و متابولیکی استفاده شود و صحت کافی داشته باشد؛
   • کلیه ی فاکتورهای مهم محیطی، لباس و غیره را در نظر بگیرد؛ اندازه گیری های مربوطه بدون آن که با عملکرد کارگر مداخله ،نماید باید منعکس کننده ی مواجهه ی وی باشد؛
   • حدود مواجهه باید براساس پاسخهای فیزیولوژیکی و یا سایکولوژیکی بنا شده باشد به نحوی که پاسخهای فوق افزایش ریسک ایمنی یا بهداشتی را منعکس سازد.
3. مرحله ی سوم پایشهای فیزیولوژیکی زمانی که براساس نتایج شاخص تحلیلی برای مثال PHS یا TWL مدت مجاز مواجهه کمتر از ۳۰ دقیقه باشد یا فرد ملزم به استفاده از وسایل حفاظت فردی (PPE) کاملی باشد، پایش فیزیولوژیکی ضروری است. مثلاً زمانی که استفاده از لباس حفاظتی کامل سبب ایجاد محیط حرارتی کوچک مرطوب در زیر لباس حفاظتی شده و خنک شدن ناشی از تبخیر عرق رخ نمیدهد و ما مطمئن هستیم که فرد با استرس گرمایی مواجه دارد، پایش فیزیولوژیکی ضروری است. وزن مخصوص ادرار وضعیت آب بدن را میتوان با اندازه گیری وزن مخصوص ادرار (USG) که جرم نمونه ی ادرار در مقایسه با جرم همان حجم آب است تعیین نمود.

انجمن ملی مربیان ورزشی آمریکا (NATA) توصیه می کند که لازم است میزان تعریق و اتلاف آب از طریق ادرار اندازه گیری شده و بر اساس آن مایعات جایگزین گردد به نحوی که کم آبی بدن در میزان کمتر از ۲ درصد کاهش وزن بدن حفظ شود.

حجم ادرار و رنگ آن با افزایش کم آبی بدن حجم ادرار کاهش میی اب.د حجمی کمتر از ۲۵۰میلی لیتر در دو بار ادرار در روز نشانگر کم آبی بدن است. رنگ ادرار نیز نشانه ی خوبی از میزان کم آبی بدن محسوب می شود. رنگ ادرار از رنگ کاهی کمرنگ تا زرد پررنگ که بیانگر کم آبی شدید است، متغیر است. البته باید دقت داشت که ممکن است رنگ ادرار متأثر از بیماری و مصرف دارو و مکمل های ویتامین نیز باشد.

شاخصهای استرس گرما به سه گروه طبقه بندی میشوند

شاخص های تحلیلی: شاخص های تحلیلی نظیر شاخص استرین گرمایی پیش بینی شده (PHS) ، براساس معادلات تبادل حرارتی و بالانس حرارتی بدن پایه گذاری شدهاند. شاخص های تحلیلی سعی دارند پارامترهای مهم فیزیولوژیکی که بیانگر استرین گرمایی است را مدل کنند. مثلاً شاخص PHS ریسک اختلالات گرمایی ناشی از شرایط جوی محیط کار را بر اساس پیش بینی میزان عرق و دمای عمقی ارزشیابی میکند.

 شاخصهای تجربی: شاخصهای تجربی بر اساس استرینهای عینی یا ذهنی پایه گذاری شده اند. برخی از این شاخص ها قابلیت کاربرد محلی یا ملی و حتی بین المللی را دارند. محاسبه یا برآورد این شاخص ها معمولاً ساده تر بوده و امکان دستیابی سریع به نتایج را فراهم میسازد. شاخصهای تجربی فاصله ی میان نیاز به ارزشیابی سریع محیط گرمایی و تحلیل دقیق با استفاده از یک شاخص تحلیلی را پوشش می دهد. با استفاده از شاخص های تجربی و مقایسه ی آن با حدود مجاز می توان خیلی سریع مشخص کرد که آیا استرس گرمایی بیش از مقدار مجاز بوده یا خیر و آیا لازم است از شاخص های تحلیلی برای تکمیل ارزیابی استفاده کرد. شاخص دمای تر-گوی سان  (WBGT) از معروفترین  شاخص ها برای ارزیابی استرس گرمایی است.

 شاخص های مستقیم: شاخص های مستقیم، شاخص هایی هستند که بر اساس اندازه گیری مستقیم متغیرهای محیطی پایه گذاری شده اند. در برخی از منابع این شاخص ها نیز در طبقه ی شاخص های تجربی جای گرفته اند. از جمله ی این شاخصها میتوان به شاخص گوی تر  (WGT) اشاره کرد.

باید توجه داشت که شاخصها صرفاً یک راهنما بوده و مرز حدود ایمن و ناایمن را برای سلامتی شاغلان نشان نمی دهند؛ زیرا در هیچ یک از شاخص ها کلیه متغیرهای دخیل در استرس گرمایی وارد نمی شوند. از طرف دیگر برخی از شاخص ها برای شرایط کاری و حرارتی خاص کاربرد داشته و محدودیت هائی در توانائی پیش بینی پاسخ انسان به محیط را دارند.

در ادامه شاخص WBGT‌ توضیح خواهد داده شد.

شاخص تر-گوی سان (WBGT) : یاگلو و مینارد در سال ۱۹۵۷ شاخصی را با عنوان شاخص تر –گوی سان  (WBGT)ارائه کردند. بعدها این شاخص به دلیل سهولت سنجش و کاربرد آن عمومیت پیدا کرد و امروزه شاخص توصیه شده ی سازمان بهداشت جهانی (WHO) است. در سال ۱۹۸۶، انستیتوی ملی بهداشت و ایمنی شغلی (NIOSH) آن را برای ارزیابی میزان مواجهه شغلی در محیط های گرم توصیه کرد. در سال ۱۹۸۲ سازمان بین المللی استاندارد (ISO) ، شاخص WBGT را به مثابه یک استاندارد بین المللی برای ارزیابی استرس گرمایی معرفی کرد. بعدها مقررات الگوی کار استراحت براساس این شاخص بنا نهاده شد.

این شاخص همچنین از سوی انجمن متخصصین بهداشت صنعتی آمریکا (ACGI) به عنوان شاخص توصیه شده برای ارزیابی مواجه های شغلی با گرما انتخاب شده است.

شاخص تر-گوی سان (WBGT) براساس روابط زیر برای محیط های کاری سرپوشیده و روباز محاسبه میشود:

محیط های سرپوشیده: WBGT= 0.7t_nw+ ۰.۳t_g

محیطهای روباز: WBGT= 0.7t_nw +۰.۲t_g + ۰.۱t_a

لازم است به منظور ارزیابی میزان مواجهه با استرس گرمایی، شاخص WBGT در سه ارتفاع سر و شکم و قوزک پا سنجش شود و سپس مطابق رابط هی ،زیر مقدار متوسط آن محاسبه گردد:

ارتفاع اندازه گیری در سه موقعیت سر و شکم و قوزک پا برای فعالیت ایستاده به ترتیب ۰/۱ و ۱/۱ و ۱/۷ متر و برای فعالیت نشسته ۱ / ۰ و ۰/۶ و ۱/۱ متر است. در صورتی که اختلاف میان مقادیر سنجش شده در سه ارتفاع مذکور کمتر از ۵ درصد باشد، محیط متجانس فرض شده و اندازه گیری در ناحیه ی شکم کافی است. با توجه به آنکه شرایط جوی محیط کار ممکن است در ساعات مختلف شیفت کاری متفاوت باشد، مقدار این شاخص در مقاطع مختلف زمانی شیفت کار اندازه گیری شده متوسط زمانی آن محاسبه می شود.

البته دستگاه های دیجیتالی نسبتا جدید، با عنوان استرس سنج حرارتی(Heat stress)، شاخص WBGT را سریعا اندازه گیری می کنند و شرکت های سنجش عوامل زیان آور نیز صرفا از این وسیله برای اندازه گیری و ارزیابی تنش حرارتی استفاده می کنند.

پس از محاسبه شاخص WBGT و میزان متابولیسم فرد، می توان از طریق جدول ذیل حد مجاز مواجه شغلی یا چرخه کار- استراحت را تعیین کرد:

برای استفاده بهتر از این شاخص می توان از برگه ثبت اطلاعات ذیل استفاده کرد:

کنترل استرس گرمایی

راهکارهای مختلفی برای مدیریت و کاهش ریسک ناشی از استرس های گرمایی وجود دارد و معمولاً استفاده از یک راهکار مؤثر نبوده و لازم است تلفیقی از آنها را به کار گرفت. روشهای مختلف کنترل عبارت است از:

 حذف / جایگزینی:

• برنامه ی کاری باید به نحوی برنامه ریزی شود تا از انجام کار در گرم ترین ساعات روز اجتناب شود؛
• طراحی ساختمان باید به نحوی انجام شود که جریان هوا امکان خروج گرما از ساختمان را فراهم سازد؛
• استفاده از پوشش های منعکس کننده و یا رنگ های روشن در سقف و سطوح خارجی ساختمان که باعث کاهش دمای داخل شود.

کنترل های مهندسی:

تأمین گردش کافی جریان هوا که اجازه ی تبخیر عرق به عنوان مهمترین مکانیسم خنک سازی بدن را فراهم سازد. در محیط های مرطوب لازم است که جریان هوای بیشتری تأمین شود، از این رو به سرعت جریان هوای بیشتری نیاز است. این کار با استفاده از هواکش ها و یا در موارد خیلی شدید با به کارگیری چیلرها انجام میشود. زمانی که گرمای تابشی در فرآیندهای کار وجود دارد استفاده از موانع (باریرها) مفید خواهد بود. موانع ممکن است سطوحی با بازتاب بالا نظیر ورقهای آلومینومی یا حتی برزنت باشد. همچنین لازم است لوله ها و شبکه های کانال کشی در صورت امکان عایق بندی شوند تا از اضافه شدن گرما به محیط کار جلوگیری کنند.

کنترل های اجرایی (مدیریتی):

• تأمین دسترسی آسان به آب نوشیدنی مطبوع و خنک به مثابه یک نیاز پایه
• فراهم کردن اتاقی تمیز و خنک برای استراحت و بهبود ریکاوری سریع با کارآیی کافی
• تأمین اتاقک پرتابل مجهز به تهوع مطبوع و محل نشستن و آب نوشیدنی در بیشتر وقتها کافی است.
• در محیط های روباز تأمین یک سایه بان ساده نیز کارساز است؛
• به کاربستن برنامه ی کار-استراحت در زمانی که اقدامات مهندسی کافی نباشد. با استفاده از شاخصهای استرس گرما نظیر SWBGT یا TWL میتوان دوره های زمانی کار و استراحت را تعیین کرد.
• آموزش کارگران در ارتباط با آشنایی با نشانه های اختلالات گرمایی و همچنین بیماریهای ناشی از گرما

استرس سرمایی

استرس سرمایی شرایطی است که پیش بینی میشود بدن در آن بیش از حد معمول گرما از دست بدهد و برای حفظ شرایط حرارتی خنثی، لازم است که اعمال تنظیم حرارتی جبرانی انجام گیرد. کارگرانی که در معرض سرمای زیاد بوده یا در محیط های سرد کار میکنند ممکن است در معرض ریسک استرس سرما باشند. آب و هوای خیلی سرد موقعیت خطرناکی است که میتواند سبب اورژانس های بهداشتی و سلامتی در افراد حساس شود. کارگران شاغل در محیط های روباز، افراد بدون پوشش و حفاظ مناسب و شاغل در محل هایی با عایق بندی ضعیف و فقدان منابع گرمایی در معرض ریسک سرما هستند.

در مواجه هی طولانی با سرما انرژی ذخیره شده ی بدن مصرف شده و این امر منجر به هیپوترمی یا دمای پایین غیر طبیعی بدن می شود. زمانی که دمای بدن افت زیاد پیدا کند تأثیر آن بر مغز موجب میشود فرد نتواند درست فکر کرده یا حرکت کند. مواجهه با سرما ممکن است بر تمام بدن و یا منطقه ای خاص به ویژه اندام های انتهایی یا صورت تأثیر گذارد. باید توجه داشت که دمای عمقی بدن کمتر از °C ۳۶ نشود. در این دما انقباض عروق و لرزی که نمیتوان آن را کنترل کرد، رخ میدهد و ضربان قلب کاهش مییابد در صورتی که دمای بدن به مدت طولانی کاهش یابد احتمال مرگ بالا میرود. در مواجهه با محیط های سرد سه عامل نقش اساسی دارد:

• دمای پائین
• سرعت باد
• خیسی

سه عامل فوق همراه با عوامل ،دیگر شدت سردی محیط را تعیین میکند.

شاخص دمای خنک کنندگی معادل (ECT)

با توجه به اینکه دمای هوا و سرعت باد هر دو اثر گذار بوده و میزان سرد شدن دمای بدن انسان را تعیین میکنند شاخصی به نام دمای خنک کنندگی معادل (ECT) ارائه شده است. مقادیر این شاخص که تابعی از دما و سرعت جریان هواست در جدول ذیل آورده شده است. همچنین محدوده های اخطار برای حفظ دمای عمقی بدن در حد ۳۶ درجه سلسیوس و پیشگیری از یخ زدگی اندامهای انتهائی در این جدول مشخص گردیده است.

در جدول حدود مجاز شغلی با سرما برای یک دوره ی ۴ ساعته ی کار بر حسب ردیف دمای هوا و میزان بار کاری ارائه شده است.

آثار بهداشتی ناشی از سرما

مواجهه با سرما میتواند سبب طیف گسترده ای از صدمات مانند آسیب های موضعی بخش هایی از بدن (برای مثال دستها صورت یا پاها) تا هیپوترمی عمومی بدن شود. مهم ترین آثار بهداشتی عبارت است از:

• :Chilblainsآسیب خفیف سرمایی که در نتیجه مواجهه ی طولانی و مکرر چند ساعته با هوائی با دمای نقطه ی انجماد تا ۱۶ درجه سانتی گراد ایجاد می شود. هنگامی که پوست در معرض چنین هوائی قرار گیرد قرمز و متورم و دردناک میشود.
• Immersion foot: زمانی رخ میدهد که فرد روزها یا هفته ها پاهایش خیس( نه در حد سرمای انجماد) می شود این مشکل در دمای تا ۱۰ درجه سانتی گراد اتفاق می افتد. آسیب اولیه در عصب و بافت عضلانی رخ میدهد. نشانه ها شامل بی حسی، خارش، درد، تورم ساقها، پاها یا دستها بوده و ممکن است تاول نیز ایجاد شود. پوست ابتدا قرمز میشود سپس به موازات پیشرفت آسیب، آبی یا بنفش خواهد شد. در موارد شدید ممکن است گانگرن ایجاد شود.
• :Trench foot or handبیماری سرمای مرطوب است که در نتیجه ی مواجهه ی طولانی مدت پا با محیط مرطوب در دمای نقطه ی انجماد تا حدود ۱۰ درجه سانتی گراد رخ میدهد. با توجه به دما نشانه ها در مدت زمانی حدود چند ساعت تا چند روز ظاهر میشود اما معمولاً در ظرف سه روز این نشانه ها پدیدار میگردند.
• Frostnip: خفیف ترین شکل آسیب ناشی از سرمای منجمد کننده است. این آسیب زمانی ایجاد میشود که گوش، بینی، گونه ها، انگشتان دست یا پا در معرض سرما بوده و لایه های فوقانی پوست منجمد شود. پوست در این هنگام سفید شده و ممکن است فرد در آن ناحیه دچار بی حسی شود.
• Frostbite: در نتیجه مواجهه با سرمای بینهایت شدید یا تماس با اجسام بینهایت سرد ایجاد میشود. حتى ممکن است در دماهای استاندارد نیز به علت تماس با گازهای سرد یا فشرده این آسیب ایجاد شود. این ضایعه هنگامی که دمای بافت به کمتر از دمای انجماد برسد یا زمانی که جریان خون در شرایط سرد به بافت میرسد رخ میدهد. در این هنگام عروق خونی ممکن است دچار آسیب شدید و دائمی شده و گردش خون در بافت متوقف گردد. در موارد خفیف نشانه ها شامل التهاب پوست، قرمزی و تورم همراه با درد مختصر است.
• زمانی که آسیب بافت بدن شدید باشد این موضوع با درد و سوزش یا احساس سوزن سوزن شدن همراه شده و تاول ظاهر میشود پوست یخ زده شدیداً به عفونت حساس بوده و ممکن است گانگرن ایجاد شود.
• Hypothermia: هیپوترمی زمانی رخ میدهد که بدن قادر به جبران گرمای از دست رفته ی بدن نبوده ودمای عمقی بدن شروع به افت کند و به کمتر از ۳۵ درجه سانتی گراد رسد هیپوترمی با احساس سرما شروع شده سپس با درد در قسمتهایی که در معرض سرما هستند ادامه مییابد. با افزایش میزان افت دمای عمقی بدن احساس سرما و درد به دلیل بی حسی موضع کاهش می یابد. اگر درد قطع شود فرد بدون آنکه متوجه باشد، دچار آسیب جدی میشود. به موازات سرد شدن بدن ضعف عضلانی، عدم توانائی فکر کردن و خواب آلودگی رخ میدهد. این شرایط معمولاً زمانی اتفاق میافتد که دمای داخلی بدن یا دمای عمقی به دمائی کمتر از ۳۳ درجه سانتی گراد سقوط کند و نشانه هایی نظیر قطع شدن لرز و کاهش هوشیاری ظاهر شود. زمانی که دمای عمقی به کمتر از ۲۷ درجه سانتی گراد رسد، کما رخ میدهد.

کنترل استرس سرمایی

کنترل استرس سرمایی بر کنترلهای مدیریتی و استفاده از وسایل حفاظت فردی متمرکز است.

 حذف و جایگزینی:

• جت های هوای گرم هیترهای تابشی در برخی از موقعیتها؛
• انجام فعالیت در ساعات گرم روز

مهندسی:

• ابزاری که دسته های فلزی دارند باید با مواد عایق حرارتی روکش شوند، به ویژه هنگامی که از این ابزار در شرایط جوی با دمای زیر صفر استفاده میشود.

 کنترلهای اجرائی یا مدیریتی آموزش کارگران در مورد مواجهه با سرما:

• برنامه ی کار- استراحت در اتاق های استراحت گرم (با برنامه ریزی مناسب کار- استراحت می توان کارگرانی را که در محیطهایی با دمای خنک کنندگی کمتر از ۷ درجه سانتی گراد کار میکنند حفاظت کرد.)
• کنترل فعالیت کارگران برای جلوگیری از تعریق زیاد (در صورتی که این امر امکان پذیر نباشد لازم است به کارگران دوره های کوتاه مدت استراحت داده شود تا طی آن لباس خود را عوض کرده و لباس خشک بپوشند)

وسایل حفاظت فردی و اقدامات فردی

• انتخاب لباس مناسب و حفاظت از اندامهای انتهایی با کلاه و دستکش؛
• نوشیدن مایعات گرم و نوشیدنیهای شیرین و ترجیحاً بدون کافئین و اجتناب از نوشیدن الکل؛
• مصرف غذاهای گرم و پرکالری

یکی از اهداف مجموعه باما HSE ، معرفی محصولات و کسب و کار های حوزه HSE به کارشناسان و دانشجویان این حوزه می باشد. شما می توانید ضمن آشنایی با کسب و کار های حوزه HSE ، برای کسب و کارهای خود به صورت رایگان غرفه مجازی ایجاد کنید.

گردآوری و تدوین: مهندس ابوالفضل زارع کمالی

منبع: کتاب کلیات مهندسی بهداشت حرفه ای (چاپ چهارم)