DETERMINAREA FACTORILOR DE MICROCLIMAT SI A REACTIVITATII UMANE LA ACTIUNEA ACESTOR FACTORI

DETERMINAREA FACTORILOR DE MICROCLIMAT SI A REACTIVITATII UMANE LA ACTIUNEA ACESTOR FACTORI

Definitie: microclimatul reprezinta rezultatul actiunii sinergice a unor factori fizici ai aerului (temperatura, umiditate, viteza curentilor de aer, radiatiile infrarosii) care influenteaza schimbul de caldura dintre organism si mediu, exercitandu-si influenta asupra organismului, ca excitanti absoluti ai functiei de termoreglare.

Importanta igienico-sanitara :

Prin influenta directa pe care o au asupra homeotermiei, atat microclimatul in general, cat si fiecare factor care il determina, in particular, pot duce la aparitia, intretinerea sau agravarea unor stari patologice.

Organismul uman, caracterizat prin homeotermie, tinde sa-si mentina constanta temperatura, datorita unui mecanism complex de termoreglare atat prin reglarea productiei de caldura cat si prin reglarea pierderilor. Productia de caldura ( termogeneza) are loc prin mecanisme chimice si are rol preponderent in expunerea organismului la temperatura scazuta. Pierderea de caldura, termoliza, are loc prin procese fizice si are loc in conditiile expunerii organismului la temperaturi ridicate.

Termoliza are loc prin patru mecanisme :

Radiatie: fenomen care se produce intre doua corpuri sau suprafete cu temperaturi diferite. Orice corp cu o temperatura mai mare de 0⁰ C emite radiatii electromagnetice, cantitatea emisa fiind proportionala cu temperatura corpului respectiv. Organismul uman este inconjurat in general de corpuri mai reci si prin urmare primeste de la acestea o cantitate mai mica de radiatii calorice si emite catre ele o cantitate mai mare. Prin radiatie se pierde 45-50% din cantitatea de caldura.

Conductie : reprezinta transferul direct de caldura dintre doua corpuri incalzite inegal, care vin in contact direct. Organismul uman pierde caldura atat prin transfer in mediul exterior - obiecte si suprafete cu care vine in contact - cat si in mediul interior - prin transfer de caldura pentru incalzirea apei, aerului sau alimentelor ingerate. Prin convectie se pierde intre 2 si 5% din totalul pierderilor de caldura.

Convectia : reprezinta pierderea de caldura prin intermediul aerului. Aceasta se produce in functie de diferenta de temperatura dintre suprafata organismului si a aerului inconjurator. Aerul aflat in apropierea organismului uman se incalzeste prin conductie, isi micsoreaza densitatea si se deplaseaza, locul lui fiind luat de alt aer mai rece care la randul lui se incalzeste. In mod obisnuit prin convectie se pierde aproximativ 15-20% din totalul pierderilor de caldura.

Evaporarea : reprezinta transferul de vapori de apa de la suprafata corpului si de la nivelul aparatului resipirator ( perspiratia insensibila). Intensitatea fenomenului este invers proportionala cu cantitatea de vapori care se gaseste in aerul atmosferic : cu cat aceasta cantitate este mai mare, cu atat pierderea de caldura prin evaporare este mai mica. Pierderea de caldura prin evaporare reprezinta 25-30 % din totalul caldurii pierdute.

Metode utilizate pentru determinarea microclimatului :

1. determinarea caracteristicilor fizice ale ambiantei termice:

temperatura aerului

umiditatea aerului

viteza curentilor de aer

radiatiile calorice ;

2. determinarea actiunii factorilor de microclimat asupra organismului :

prin metode psihologice (aprecierea disconfortului si confortului prin indicatori fiziologici subiectivi)

prin metode fiziologice (determinarea solicitarii functiei de termoreglare prin indicatori fiziologici obiectivi)

Determinarea factorilor fizici ai ambiantei termice 

Determinarea temperaturii aerului

Masurarea temperaturii aerului se face prin termometrie. Aceasta metoda poate avea la baza fie masurarea efectului de dilatare a unor lichide (mercur, alcool ) sau metale (cupru, fier), fie masurarea valorii curentului electric care ia nastere intr-un circuit.

Mod de determinare

Pentru a investiga in mod obiectiv temperatura aerului dintr-un spatiu este necesar ca masuratorile sa se faca in mai multe puncte, cel mai frecvent in cele patru colturi si in centru. Masuratorile vor interesa de asemenea si mai multe niveluri atat pe verticala : la 0.25 m , la 1.5 m de podea si la 0.25 m de tavan iar pe orizontala la cel putin 1.5-2 m distanta fata de sursele de incalzire sau de racire. Masuratorile se vor repeta in timp la intervale fixe, in functie de anotimp, mod de incalzire, perioada de timp in care persoanele raman in incapere, activitatea desfasurata.

Interpretarea rezultatelor se va face prin comparatie cu normele sanitare privind temperatura aerului in incaperi :

v    28⁰ C pentru om in repaus total si dezbracat

v    C pentru om ce desfasoara activitate usoara si usor imbracat

v    14-12⁰ C pentru om ce desfasoara activitate fizica intensa

2. Deteminarea umiditatii aerului

Umiditatea aerului este canitatea de vapori de apa existenti in aer. Pentru caracterizarea umiditatii se folosesc urmatoarele marimi higrometrice :

Umiditatea maxima - cea mai mare cantitate de vapori de apa care se poate gasi intr-un anumit volum de aer la o anumita temperatura. Se exprima in g/m3 si este o constanta care se citeste din tabele.

Umiditatea absoluta : cantitatea de vapori de apa existenta intr-un volum de aer la un moment dat, la temperatura existenta in momentul acela. Se exprima in g/m3.

Umiditatea relativa indica gradul de saturatie a aerului cu vapori de apa. Se calculeaza prin raportarea umiditatii absolute la umiditatea maxima si se exprima in procente.

Metodele de determinare pot fi gravimetrice, higrometrice sau psihrometrice.

Metoda gravimetrica se utilizeaza pentru masurarea umiditatii absolute si are ca principiu retinerea vaporilor de apa dintr-un volum determinat de aer pe o substanta higroscopica.

Metoda higometrica, utilizata pentru determinarea umiditattii relative, se bazeaza pe proprietatea firului de par blond, degresat, de a absorbi vaporii de apa din aer, alungindu-se proportional cu umiditatea relativa. Aparatele folosite sunt higrometrul si higorgraful.

Metoda psihrometrica se foloseste pentru determinarea umiditatii relative si are ca principiu evaporarea apei de pe un substrat, in functie de umiditatea relativa a aerului. Aparatul utilizat se numeste psihrometrul Assmann.

Figura 1

Interpretarea rezultatelor se face prin comparare cu normele sanitare care prevad ca umiditatea relativa sa fie de 35-65% cu limitele extreme intre 30-70%.

3. Determinarea vitezei curentilor de aer

Metoda folosita este catatermometria care are ca principiu transferul de caldura intre aparat si mediu, in functie de viteza curentilor de aer din incapere. Aparatul folosit este catatermometrul Hill.

In practica mai usor de utilizat este anemometrul:

Figura 2

Interpretarea rezultatelor se face prin comparare cu normele sanitare privind viteza curentilor de aer din incaperi:

Viteza optima : 0,1-0,3 m/sec, maxim 0,5 m/sec. In cazul unitatilor pentru copii se admit maxim 0,3 m/sec.

4. Determinarea radiatiilor infrarosii (calorice)

Ca urmare a proceselor metabolice, organismul uman este generator de radiatii calorice. Mecanismul fizic al radiatiei este controlat si reglat prin intermediul sistemului endocrin, nervos, vegetativ si circulator.

Radiatiile calorice se determina prin actinometrie, metoda care are ca principiu absorbtia energiei radiante complexe si transformarea ei in energie calorica al carei efect se masoara prin dilatarea mercurului in termometre in cazul actinometrului sau prin dilatarea unor benzi metalice in cazul actinografului.

Interpretarea rezultatelor se face prin comparare cu normele sanitare care admit maxim 1 calorie/cm2/min.

Determinarea actiunii factorilor de microclimat asupra organismului 

1.Metode psihologice de apreciere a confortului si disconfortului, prin indicatori fiziologici subiectivi

Determinarea separata a factorilor fizici ai aerului care alcatuiesc microclimatul nu furnizeaza date suficiente asupra influentei pe care microclimatul o poate exercita asupra organismului uman.Metodele instrumentale nu pot aprecia reactiile fiziologice ale organismului uman, dotat cu mecanisme complexe de termoreglare. Cel mai simplu mijloc de informare asupra influentei pe care ambianta termica o exercita asupra organismului este reprezentat de senzatia termica. Aceasta este de fapt, expresia variatiilor microclimatului asupra organismului, care raspunde obiectiv prin solicitari ale sistemului de termoreglare. Pentru apreciere aceste senzatii se folosesc scale de apreciere subiectiva, cea mai simpla fiind cu trei trepte :

cald

placut

rece

Ulterior, cercetatorii au largit scara senzatiei termice la 5 sau 7 trepte.

S-a constatat ca aceeasi senzatie termica se poate obtine la valori diferite ale factorilor de microclimat (temperatura, umiditate, curenti de aer) daca acestea se compenseaza corespunzator.

In acest sens, tabelul 1 surprinde doar cateva dintre posibilele relatii de echivalenta dintre temperatura si umezeala aerului sau viteza vantului necesare organismului uman pentru a resimti starea de confort termic corespunzatoare temperaturii efective (TEE) de 20⁰ C (Teodoreanu E. si colab., 1984)

Relatiile de echivalenta dintre temperatura, umezeala aerului si viteza vantului corespunzatoare TEE de 20⁰ C.

Tabel nr 1

In acest fel pornind de la senzatia termica s-a ajuns la elaborarea unor scale de temperatura efectiva. Temperatura efectiva este un indicator al caldurii perceputa de corpul omenesc prin efectul combinat al temperaturii, umiditatii si vitezei de miscare a aerului.

Pe baza unui numar mare de experiente in care s-a apreciat senzatia termica resimtita de diferiti subiecti expusi la diferite tipuri de microclimat conventional s-a ajuns la determinarea temperaturii efective cu ajutorul unor tabele si nomograme de temperatura efectiva in care senzatia termica se masoara in grade de temperatura efectiva. Parametrii utilizati pentru determinarea temperaturii efective sunt urmatorii : temperatura uscata si umeda si viteza curentului de aer. Cunoscand valorile temperaturii uscate si umeda (determinate cu psihrometrul Assman) se stabileste umiditatea relativa a aerului cu ajutorul unor tabele psihrometrice. Determinarea vitezei curentilor de aer se face cu ajutorul catatermometrului Hill. Utilizarea nomogramei temperaturilor efective se face in felul urmator : pe dreapta verticala din partea stanga se noteaza valoarea citita la termometrul cu rezervor uscat, iar pe verticala din partea dreapta se noteaza valoarea citita la termometrul cu rezervor umed, se unesc cele doua valori printr-o dreapta care va intersecta linia ce indica viteza curentilor de aer exprimata in m/sec. Punctul de intersectie reprezinta pe liniile transversale, gradul de temperatura efectiva.

Nomograma temperaturilor efective

Figura nr 3

Superioritatea metodei temperaturii efective consta in faptul ca aprecierea asupra ambiantei termice se face pe baza unui indice fiziologic al organismului.

Pentru completarea notiunii de temperatura efectiva s-a introdus notiunea de temperatura efectiva corectata care integreaza si radiatiile calorice pe langa temperatura, umiditate si miscarea aerului. Metoda temperaturii efective a fost folosita pentru stabilirea zonelor de confort termic. Zona de confort reprezinta totalitatea conditiilor microclimatice care asigura senzatia de confort termic in cadrul limitelor date.

Normele sanitare stabilesc zona de confort termic pentru adultii sanatosi, normal imbracati si activitate sedentara intre 17 si 23⁰ TE in functie de sezon, vara 19-23⁰ TE si iarna 17-21⁰ TE.

Prin actiunea conjugata a elementelor sistemului de termoreglare umana, caldura metabolica este mentinuta permanent in limite fiziologice normale in vederea asigurarii "confortului termic" necesar intretinerii functiilor vitale ale organismului uman. Aceasta stare corespunde zonei de neutralitate termica, in care intreaga cantitate de caldura produsa prin procesele metabolice oxidative este absorbita de mediul aerian inconjurator, fara a fi necesara interventia mecanismelor de termoreglare. In realitate, pragul fiziologic de confort termic depinde atat de factori obiectivi (temperatura si umezeala aerului impreuna cu viteza vantului), cat si de factori subiectivi (sexul, varsta, starea de sanatate si experienta climatica trecuta a  indivizilor expusi unui anumit mediu climatic).In primul caz, starea de confort  termic se individualizeaza intre valorile  de  18,5 - 19,5⁰ C  si 22,5 - 23,5⁰ C ale temperaturii aerului masurata la termometrul umed si, respectiv uscat, dar daca tinem cont si de influenta umezelii aerului, atunci limitele acesteia se deplaseaza spre valori de disconfort cu atat mai accentuate cu cat temperatura si continutul in vapori de apa ai aerului inspirat sunt mai mari. In plus, in ecuatia determinista intervine si influenta vantului care, prin valorile ridicate ale vitezei sale, scade pragul confortului termic prin amplificarea senzatiei de frig. De altfel, relatia corelativa dintre cei trei factori meteorologici de influenta este sugestiv exprimata prin intermediul unor indici bioclimatici, cum ar fi cel al temperaturii echivalent-efective (TEE) care reprezinta temperatura perceputa in realitate de organismul uman, sau cel al puterii de racire a aerului, care exprima actiunea combinata a temperaturii aerului si vitezei vantului asupra bilantului caloric al organismului uman, ale caror valori se calculeaza pe baza unor metode numerice sau grafice, permitand stabilirea gradului de reactivitate termica a omului in functie de suma conditiilor atmosferice prevalente.

2. Determinarea solicitarii functiei de termoreglare prin indicatori fiziologici obiectivi

Cei mai utilizati parametrii fiziologici in evaluarea influentei factorilor de microclimat sunt :

2.1 Temperatura centrala - temperatura la care se desfasoara principalele procese tisulare. Exista o topografie termica la nivelul diferitelor organe, temperatura interna prezentand valori mai crescute la nivelul ficatului, muschiilor sau in apropierea unui vas mare de sange. Variatii ale temperaturii interne se inregistreaza si in functie de varsta, sex, clima, activitate diurna, digestie, stres psihic, caracter ciclic al functionarii sistemului neuro-endocrin. Prin conventie pentru masurarea temperaturii interne se determina temperatura la nivelul axilei, sub lingual sau rectal. Determinarea se efectueaza cu ajutorul termometrului medical sau cu ajutorul termometrului cu termistol. Pentru temperatura determinata sub lingual valorile trebuie sa fie intre 36,4 si 37⁰ C, variatii mici intre 0,3-1⁰ C aratand o suprasolicitare a mecanismelor de termoreglare.

2.2 Temperatura cutanata - prezinta variatii topografice in functie de distributia subiacenta a unor vase mari de sange sau a unor organe cu temperatura interna mai crescuta. Temperatura cutanata are valori mai scazute la varful nasului, degete, lobul urechii, maleola interna sau externa a membrelor inferioare. Valoarea utilizata este temperatura cutanata medie : se fac determinari in 5-10 puncte, iar valorile obtinute se inmultesc cu procentul de suprafata pe care zona respectiva il reprezinta. Determinarea temperaturii cutanate se face cu ajutorul termometrului cu termistol si a termometrului termoelectric. Temperatura cutanata medie este de 33-34⁰ C. Temperatura cutanata poate indica gradul de solicitare termica numai pana la aparitia sudoratiei.

2.3 Frecventa cardiaca - indicator fiziologic labil influentat atat de variatiile temperaturii corporale cat si de numerosi factori exogeni si endogeni. S-a constatat ca pana la temperaturi ale aerului de 28-29⁰ C pulsul nu se modifica, dar intr-un mediu foarte cald ca o consecinta asupra solicitarii termoreglarii frecventa cardiaca creste la valori peste 120 de batai pe minut. De asemenea frecventa cardiaca poate creste si la rece datorita efortului de pastrare a homeotermiei.

2.4 Tensiune arteriala - intr-un mediu cald datorita vasodilatatiei tensiunea arteriala scade, pe cand intr-un mediu rece tensiunea arteriala creste. Tensiunea arteriala se prabuseste cand sunt depasite capacitatile de termoreglare.

2.5 Procesul sudoral - indicator fiziologic obiectiv determinat prin metoda electrometrica, colorimetrica sau ponderala.

Metoda electrometrica are la baza proprietatea tegumentului umezit de transpiratie de a fi un mai bun conducator pentru curentul electric decat tegumentul uscat.

Metoda colorimetrica foloseste reactivi precum iodul sau amidonul, care isi modifica culoarea in contact cu transpiratia.

Metoda ponderala consta in cantarirea subiectilor inainte si dupa expunerea lor in conditii de microclimat cald. Este utilizata in cazul persoanelor care isi desfasoara activitatea in mediu industrial.

2.6 Reactivitatea neuropsihica - se urmareste dinamica functiilor cognitive si capacitatea psihomotorie pentru evaluarea influentei factorilor de microclimat.