天津大学 魏慧娇 李楠 朱能 田喆
摘要
为了对人体在高温环境下作业的安全情况进行研究，本文采用搭建环境舱进行样本实验的方法，研究高温高湿、高温强辐射环境下，不同劳动强度人员的生理指标和耐受极限时间。在大量的极端环境下人体实验数据基础上，结合人体安全劳动时间（允许持续接触热时间）的概念，利用统计学的方法对实验数据进行分析处理，对不同极端环境、不同劳动强度下的样本的生理变化、安全劳动时间以及不同环境因素对人体的影响情况进行深入分析，得到评价人体生理状况的综合生理指标F，并根据F值的范围定义了极端环境作业的安全等级。
关键词 高温高湿 强辐射 安全劳动时间 评价指标
1 引言
近年来，随着经济的发展和科技水平的提高，人们对于生活和生产环境的重视程度也日益提高，极端环境下工作人员的安全生产、工作效率等问题逐渐成为国家关注的焦点。大量的调查研究与统计分析表明，极端环境会使暴露其中的工作人员发生中暑等病变，并会直接影响生产效率，如：我国南方某部队夏季训练过程中中暑年发病率高达3. 7 % ,中暑伤亡事故时有发生。全国各地均有夏季露天作业人员中暑事迹的报道，国家和地方政府针对部分夏季高温作业环境提出了“高温限工令”，规定气温超过35℃的，要避免高温时段（11：00—15：00）室外露天和高处作业。
为了调节、控制和改善高温、高湿等极端工作和生活环境，我国逐步开展了对于高温环境评价体系的研究、高温暴露下人体生理反应的研究、极端环境工作防护措施的研究等工作，旨在降低高温环境对人体健康的威胁，防止热诱导性疾病、伤害的发生，保证正常的工作秩序，减小事故发生的可能性。
2 高温环境下人体安全极限的实验研究
本文采取搭建环境舱进行实验的方法，通过测试不同温湿度、不同辐射强度下受试者的生理参数，调查询问受试者的主观感受等形式，研究高温高湿环境、高温高湿强辐射环境下人体安全极限。
2.1 实验环境介绍
实验在高温高湿模拟环境舱中进行，其尺寸为3m×2.5m×2.2m (长×宽×高)，环境舱内均匀布置有温湿度巡检仪及WBGT测量仪。环境舱可以实现干球温度的变化范围为30~40℃，相对湿度变化范围为40%~80%，辐射强度变化范围1.0~2.0 kW/m2。
舱内环境温度测量高度立位作业为1.5m高；坐位作业为1.1m高。考虑到作业人员实际受热可能不均匀，实验应测踝部、腹和头部的空气温度参数，立位时测量点离地高度分别为0.1、1.1和1.7m处；坐位时测量点离地高度分别0.1、0.6和1.1m，共12个测点。
2.2 实验样本
选择在校大学生为试验样本，年龄从19岁到26岁，要求身体健康，经常参加体育活动，在试验前应具有良好的睡眠及饮食，无任何疾病史。高温高湿环境样本容量为148人，每次参加试验的人数为4人，其中1人从事重度劳动，2人从事中度劳动，1人从事轻度劳动；高温强辐射环境实验样本容量为85人，每次参加实验人数为2人，其中1人从事中度劳动，1人从事重度劳动。根据美国热湿环境工作安全标准平均新陈代谢值对照表并结合受试者的体重进行修正，本文重体力劳动个体新陈代谢率平均值为396kcal/hr；中度体力劳动个体新陈代谢率平均值为228kcal/hr；轻等强度劳动个体新陈代谢率平均值为78 kcal/hr。
2.3 实验过程
试验的主要方法为变化环境舱温度、湿度、辐射强度等参数来检测人体在不同环境中的热耐力。其中，高温高湿实验工况组合如表3-1所示，高温强辐射实验工况组合如表3-2所示。
高温高湿实验样本持续工作4小时（每工作20分钟休息5分钟）；高温强辐射实验样本持续工作2小时（每工作15分钟休息3分钟），除非样本不能继续忍受或身体出现异常症状。样本休息时进行数据的测量，分别记录受试人员的皮肤温度、口腔温度、心率、血压等值的变化。当受试者身体产生不适的瞬时，再记录瞬时口腔温度、心率、血压值。
表1 高温高湿实验工况组合
干球温度（℃） 30；34；36；38；40
相对湿度（%） 40；60；80；
劳动强度 轻度劳动
中度劳动
重度劳动
表2 高温强辐射实验工况组合
WBGT（℃） 25～32；33～38；39～43
辐射强度（KW/m2） 1.0；1.5；2.0
劳动强度 中度劳动
重度劳动
3 数据分析
3.1 极端环境下人体劳动安全影响因素分析
实验结果表明温度、湿度、辐射强度等环境参数对人体安全极限耐受时间有较大的影响，受试者的劳动强度也是影响人员安全极限耐受时间的重要因素。本文以高温高湿环境中得到的实验数据为例，分析了环境参数与人体耐受时间之间的关系。 (责任编辑：冲锋)