Техносфера. Теплообмен тела человека с окружающей средой

1. Техносфера — среда обитания, возникшая с помо­щью прямого или косвенного воздействия людей и тех­нических средств на природную среду (био

Теплообмен тела человека с окружающей средой
Количество теплоты, Вт, выделяющейся в теле человека при различных физических
нагрузках и температуре воздуха в помещении
Интенсивность работы
15
145
157
210
20
116
151
204
25
30
93
145
198
Состояние покоя
93
Легкая работа
145
Работасредней
198
тяжести
Тяжелая работа
291
291
291
291
Количество отводимой в окружающую среду теплоты можно представить в виде суммы:
35
93
145
198
291
Qотв = Qк + Qр + Qn + Qд ,
где Qк, Qр , Qn , Qд — количество теплоты, отводимой за счет конвекции, радиации (излучения), испарения пота и
дыхания соответственно, Вт.
Конвективный теплообмен определяется Законом Ньютона:
Qк = άк Fэ (Тк – Тос) ,
где άк — коэффициент теплоотдачи конвекцией при нормальной температуре; а к = 4,06 Вт/м2 • °С; Тк —
температура кожи тела человека (зимой среднее значение температуры кожи около 27,7 °С, летом около 31,5 °С); Тос
—-температура окружающей воздушной среды, оС; F3 — площадь эффективной поверхности тела человека (для
практических расчетов эту площадь принимают равной 1,8 м2).
Значение коэффициента теплоотдачи конвекцией можно приближенно определять как
άк = λ/δ ,
где λ - коэффициент теплопроводности пограничного слоя воздуха, Вт/(м • °С) (при нормальной температуре
воздуха X — 0,025 Вт/(м • °С)); 8 — толщина пограничного слоя воздуха, м; толщина пограничного слоя воздуха
зависит от скорости движения воздуха; так, при отсутствии движения воздуха 5 = 4...8 мм, а при скорости движения

2.

Таким образом, интенсивность и направление конвективного теплообмена тела человека
с окружающей средой определяется в основном температурой Тос и подвижностью
окружающего воздуха W, т. е. Qк ƒ(Тос; W);
Радиационный теплообмен описывается обобщенным законом Стефана—Больцмана
Qр = Спр Fкψ{(Тк /100)4 – (Топ /100)4},
где Спр — приведенный коэффициент излучения, для практических расчетов Спр « 4,9 Вт/
(м2 • К4); Fк — площадь поверхности кожи, излучающей лучистый поток, м2; ψ —
коэффициент облучаемости, зависящий от расположения и размеров поверхностей и
показывающий
долю лучистого
потока,
излучаемого
ностью среду
пламени
практике
Количество теплоты,
отдаваемое
телом
человека в поверх
окружающую
при(на
испарении
применяется
равным
единице); Тк — средняя температура кожи, К; Топ — средняя
пота,
определяется
уравнением
температура окружающих поверхностей, К.
Qп = Мп r ,
где Мп - масса испарившегося пота, г/с; г — скрытая теплота испарения пота, Дж/г (для
Количество теплоты, расходуемой на нагревание вдыхаемого воздуха, определяется по
воды
г = 2450 Дж/г).
формуле:
Qд = Vлв ρвд Ср (Твыд - Твд) ,
где Vлв - объем воздуха, вдыхаемого человеком в единицу времени, "легочная
вентиляция", м3/с; рвд — плотность вдыхаемого воздуха, кг/м ; Ср — удельная теплоемкость
вдыхаемого воздуха, кДж/(кг • °С); Твыд — температура выдыхаемого воздуха, °С; Гвд —
температура вдыхаемого воздуха, °С.

3.

Показатели выделения теплоты
телом человека, находящегося в
спокойном состоянии в зависимости
от температуры окружающей среды:
1 — теплота, выделяемая при
испарении пота; 2 — теплота,
выделяемая путем конвекции; 3 —
теплота, выделяемая излучением
Влияние параметров
микроклимата на
самочувствие
человека.
Нормальное тепловое состояние организма человека - тепловой комфорт,
наблюдается при условии, когда вся вырабатываемая организмом теплота 0выр передается
телом окружающей среде, т. е. выполняется равенство 0выр = Qотв, где Qотв — отводимая
теплота.

4.

Баллы
Характеристика землетрясений
Вид
землетрясений
Характеристика воздействия землетрясения
1
Наземное сотрясение
почвы
Отмечается только сейсмическими приборами
2
Очень слабые толчки
Отмечается сейсмическими приборами. Ощущаются отдельными
людьми, находящимися в покое.
3
4
Слабое
Умеренное
Лёгкое раскачивание висячих ламп, открытых дверей
Распознаётся по лёгкому дребезжанию оконных стёкол, скрипу
дверей и стен
5
Довольно сильное
Под открытым небом ощущается многими, внутри домов – всеми.
Общее сотрясение стен, здания.
6
Сильное
Ощущается всеми. Многие в испуге выбегают на улицу. Висящие
на стенах предметы падают. Появляются повреждения 1-й степени
в отдельных зданиях типа Б и во многих зданиях типа А; в
отдельных зданиях типа А – повреждения 2-й степени
7
Очень сильное
Сильно качаются подвешенные предметы, сдвигается мебель. Во
многих зданиях типа В — повреждения 1-й степени и в отдельных
— 2-й степени. Во многих зданиях типа А повреждения 3-й
степени и в отдельных — 4-й степени. Трещины в каменных огра
дах. Образуются оползни берегов рек

5. Классификация потребностей человека по А. Маслоу

8
Разрушительное
Сильные повреждения зданий. Во многих зданиях типа В
повреждения
2-й степени и в отдельных 4-й степени. Во многих зданиях типа Б по
вреждения 3-й и в отдельных — 4-й степени. Во многих зданиях
типа А повреждения 4-й степени и в отдельных 5-й степени.
Памятники и статуи сдвигаются с места и опрокидываются.
Возникают трещины на крутых склонах и сырой почве
9
Опустощительное
2-й повреждения зданий. Во многих зданиях типа В повреждения
3-й,в отдельных — 4-й степени. Во многих зданиях типа Б
повреждения
2-й,
в отдельных — 5-й степени.
В большинстве зданий типа А повреждения 5-й степени.
Памятники и колонны опрокидываются
10
Уничтожающее
Всеобщее разрушение зданий. Появляются трещины в почве,
иногда до 1 м шириной. Дороги деформируются. Образуются
оползни и обвалы со склонов. Разрушаются трубопроводы,
ломаются деревья
Катастрофическое
Появляются широкие трещины в поверхностных слоях земли,
многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома почти
совершенно разрушаются. Железнодорожные рельсы сильно
искривляются и выпучиваются
Сильно катострофическое
Изменения в почве достигают огромных размеров. Образуются
многочисленные трещины, обвалы, оползни. Возникают водопады,
подпруды на озерах, отклоняются течения рек. Все здания и
сооружения полностью разрушаются. Растительность и жи вотные
гибнут от обвалов
11
12

6.

Принципиальная схема оползневого
склона:
1 — надоползневый уступ;
2 — трещины скольжения (оползневые ступеньки);
3 — плоскость скольжения;
4 — тело оползня;
5 — трещины выпучивания;
6 — нижняя граница оползня
Вероятность Р гроз для Москвы и суши
Земного шара

7. Схема воздействия факела 4 токсичных веществ, посту­пающих в атмосферу от источника выбросов 1 на селитебную 2 и природную зоны при направл

Виды и число крупных стихийных явлений в год с 1950 по 2000 год ( ■ — одно
событие)
Отмечена устойчивая тенденция к росту количества землетрясений в период 1998—
2008 гг. Несмотря на то, что, начиная с 1955 г., общее количество тропических
ураганов уменьшается, их мощность систематически увеличивается. Так, в период с
1975 по 1989 гг. по всей Земле отмечен 171 ураган максимальной мощности, в то
время как в период с 1990 по 2004 гг. их количество увеличилось до 269.

8.

Антропогенные и антропогенно-техногенные опасности
Информационная совместимость
Схема рефлекторной дуги:
1 — энергия раздражителя Е (сигнал, информация);
2— рецептор; 3 — нервные волокна; 4 — центральная
нервная система (ЦНС); 5— нервные волокна; 6—
исполнительный орган; 7 — путь безусловного
рефлекса; 8 —обратная связь
Характеристика органов чувств по скорости
передачи информации
Воспринимаемый
сигнал.
Характеристика
Максимальная
скорость, бит/с
Зрительный
Длина линии
Цвет
Яркость
3,25
3,1
3,3
Слуховой
Громкость Высота
тона
2,3
2,5
Вкусовой
Обонятельный
Тактильный
Соленость
Интенсивность
Интенсивность
Продолжительность
Расположение на
теле
1,3
1,53
2,0
2,3
2,8

9.

Токсикологическая классификация
вредных веществ
Токсичные вещества
Фосфорорганические
инсектициды (хлорофос,
карбофос, никотин, ОВ и др.)
Дихлорэтан, гексахлоран, ук
сусная эссенция, мышьяк и
его соединения, ртуть
(сулема)
Зависимость вида вредного воздействия
вещества от параметров токсиметрии
Общее токсикологическое
действие
Нервно-паралитическое дей
ствие (бронхоспазм, удушье,
судороги и параличи) Кожнорезобтивное действие
(местные воспалительные и
некротические изменения с
обшетоксическими
резорбтивными явлениями)
Общетоксическое действие
Синильная кислота и ее
(гипоксические судороги,
производные, угарный газ, кома. отек мозга, параличи)
алкоголь и его суррогаты, ОВ Удушающее действе
Оксиды азота, ОВ
(токсический отек легких)
Слезоточивое и
Пары крепких кислот и
раздражающей действие
щелочей, хлорпиктин, ОВ
(раздражение наружных
слизистых оболочек)
Психотическое действие
Наркотики
(нарушение психической
активности, сознания)

10.

О реальной опасности острого отравления можно судить по отношению
CL50/Limac: чем меньше это отношение, тем выше опасность острого отравления.
Показателем реальной опасности развития хронической интоксикации является
отношение пороговой концентрации (дозы) при однократном воздействии Limac к
пороговой концентрации (дозе) при хроническом воздействии Limch. Чем больше
отношение Limac/Limch, тем выше опасность.
Классификация вредных веществ
Показатель
Класс опасности
1-й
ПДК вредных веществ в воздухе рабочей
зоны, мг/м3
Средняя смертельная доза при введении в
желудок DLж 50, мг/кг
Смертельная доза при нанесении на кожу
DLк50 , мг/кг
Средняя смертельная концентрация CL50 в
воздухе, мг/м3
2-й
Менее 0,1 0,1...1,0
3-й
1,1...10
4-й
Более 10
Менее 15 15...150
151... 5000 Более5000
Менее
100
100...500
501... 2500 Более2500
500...5000
5001... 50 000 Более50000
Менее
500

11.

Классификация вредных веществ
Показатель
Класс опасности
1-й
2-й
ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны, Менее 0,1 0,1...1,0
мг/м3
Средняя смертельная доза при введении в
Менее 15 15...150
ж
желудок DL 50, мг/кг
Менее
100...500
Смертельная доза при нанесении на кожу
100
DLк50 , мг/кг
500...5000
Средняя смертельная концентрация CL50 в
Менее
воздухе, мг/м3
500
3-й
1,1...10
4-й
Более 10
151... 5000 Более5000
501... 2500 Более2500
5001... 50 000 Более50000

12.

Аддитивное действие — это суммарный
эффект смеси, равный сумме эффектов
действующих компонентов
где С1,С2, … Сn - концентрации каждого вещества в воздухе, мг/м3; ПДК1; ПДК2, ...,
ПДКЛ — предельно допустимые концентрации этих веществ, мг/м3.
Антагонистическое действие
наблюдается, когда эффект
комбинированного действия вещества
менее ожидаемого
где Ккд > 1 при потенциале Ккд < 1 – при антогонизме; 1,2,…, n – номер вещества.
При потенцированном действии (синергизме) компоненты смеси действуют так,
что одно вещество усиливает действие другого. Эффект комбинированного действия
при синергизме выше аддитивного, и это учитывается при анализе гигиенической
ситуации в конкретных производственных условиях. Потенцирование отмечается при
совместном действии диоксида серы и хлора. Алкоголь повышает опасность
отравления анилином, ртутью и некоторыми другими промышленными ядами.
Явление потенцирования обычно проявляется в случае острого отравления.

13.

Вибрация:
малые механические колебания, возникающие в упругих телах. В зависимости от способа
передачи колебаний человеку вибрацию подразделяют на общую, передающуюся через
опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, и локальную,
передающуюся через руки человека
Модель тела человека в резонансы
отдельных его частей

14.

Амплитуда колебаний (вертикальных, горизонтальных) грунта на расстоянии г при
вибрации источника (поезд, строительные молоты для забивки свай и т. п.) определяется по
формуле:
W(t) =Aw cos (ωt + φ),
где Aw , φ – амплитуда и фаза колебаний; ω – круговая частота, рад/с; ω=2πƒ,ƒ –
циклическая частота, Гц.
Амплитуды виброускорения Аа и виброперемещения Аи свяаны с амплитудой
виброскорости Av соотношениями:
Аа= ω Av; Аи= Av /ω
Параметров вибрации
Логарифмическая единица называется бел (Б), а ее десятая часть — децибел (дБ). При
этом логарифмический уровень вибрации (дБ), определяется по формуле
Lw=10lg(w2/w20) =20lg(w/w0),
где w0 – пороговое значение соответствующего параметра.
Для виброскорости пороговое значение равно 5 • 10-8 м/с. Пороговое значение для
виброускорения 10-6 м/с1 при ƒ0 = 1000 Гц

15.

16.

Амплитуда колебаний (вертикальных, горизонтальных) грунта на расстоянии г при
вибрации источника (поезд, строительные молоты для забивки свай и т. п.) определяется
по формуле:
W(t) =Aw cos (ωt + φ),
где Aw , φ – амплитуда и фаза колебаний; ω – круговая частота, рад/с; ω=2πƒ,ƒ –
циклическая частота, Гц.
В качестве параметров, оценивающих вибрацию, может служить виброперемещение и
(м), или его производные: виброскорость v (м/с) и виброускорение а (м/с2). Если
виброскорость изменяется по гармоническому закону с амплитудой А, то этому закону
будут подчиняться и два других параметра. При этом амплитуды виброускорения Аа и
виброперемещения Аи связаны с амплитудой виброскорости Av соотношениями:
Аа= ω Av; Аи= Av /ω
При анализе вибрации обычно рассматривают не амплитудные, а средние
квадратические значения w, определяемые осреднением по времени колеблющейся
величины w(t) на отрезке Т.

17.

Логарифмическая единица называется бел (Б), а ее десятая часть — децибел (дБ). При этом
логарифмический уровень вибрации (дБ), определяется по формуле
Lw=10lg(w2/w20) =20lg(w/w0),
где w0 – пороговое значение соответствующего параметра.
Для виброскорости пороговое значение равно 5 • 10-8 м/с. Пороговое значение для
виброускорения 10-6 м/с1 при ƒ0 = 1000 Гц

18.

Акустический шум – беспорядочнее звуковые колебания в атмосфере.
Понятие акустического шума связано со звуковыми волнами (звуками), под
которыми понимают распространяющиеся в окружающей среде и
воспринимаемые ухом человека упругие колебания в частном диапазоне от 20 Гц
до 20 кГц.
Параметры
Влияние шума
на работающих.
Стаж работы, лет
Для заболевших
тугоухостью, %
1 -4 года; 2 – 8лет;
3 – 16лет
Эквивалентный уровень звука дБА
80
90
90
90
100
100
100
110
110
110
25
0
5
4
15
14
25
17
5
12
15
37
25
43
5
26
15
71
25
78

19.

Потеря слуха на разных
частотах в зависимости от
возраста
Звуковые волны возникают при нарушении стационарного состояния среды в
следствие наличия в ней какого-либо возмущающего воздействия. Скорость, с
которой распространяется звуковая волна, называется скоростью звука. Скорость
звука с (м/с) зависит только от характеристик среды распространения и может
изменяться в очень широких пределах с=√К/ρ, здесь ρ – плотность среды,
кг/м3; К – модуль объёмной упругости среды, Па. В воздухе при температуре 20°С
скорость звука составляет 340м/с.
При распространении звуковой волны происходит перенос энергии, который
характеризуется интенсивностью звука I (Вт/м2). Интенсивность связана со
звуковым давлением следующим соотношением:
I=p2/(ρc).

20.

21.

Любой источник шума характеризуется прежде всего звуковой мощностью.
Звуковая мощность источника Р - это общее количество звуковой энергии,
излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени
(рис. 1.13). Если окружить источник шума замкнутой поверхностью площадью S,
то звуковая мощность Р источника (Вт):
Р= ∫ IndS,
где In - нормальная к поверхности составляющая интенсивности звука.
Если считать источник шума точечным, то величину средней интенсивности
звука на поверхности этой сферы (Вт/м2) можно определять по формуле:
Iср = Р/4πr2
Неравномерность излучения характери
зуется коэффициентом Ф — фактором
направленности, показывающим отношение
интенсивности
звука,
создаваемой
направленным источником в данной точке I,
к интенсивности Iср, которую развил бы в
этой же точке источник, имеющий ту же
звуковую мощность и излучающий звук в
сферу одинаково. Фактор направленности
находят по формуле:
Ф=I/Iср
=p2/p2ср

22.

Шумовыми характеристиками, которые указываются в прилагаемой к машине
технической документации, являются:
1)уровни звуковой мощности шума Lp в октавных полосах частот со
среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц;
2)характеристики направленности излучения шума машиной.
Уровни звуковой мощности Lp (дБ) установлены по аналогии с уровнем
интенсивности звука:
LP= 10lgP/P0 ,
где Р— звуковая мощность, Вт; P0 — пороговая звуковая мощность; Р0 = 10-12 Вт.
При действии источника шума со звуковой мощностью Р интенсивность шума /в
расчетной точке (РТ) открытого пространства определяется выражением 1 = P<P/
(kS), где S — площадь поверхности, проходящая через расчетную точку, на
которую распределяется излучаемая звуковая энергия; в частности, для
полусферы это соответствует площади поверхности S = 2πr2 (здесь r —
расстояние между источником звука и точкой наблюдения); k — коэффициент,
показывающий, во сколько раз ослабевает шум на пути распространения; при
наличии препятствий и затухания в воздухе k ≥ 1. Если в атмосферном воздухе
расстояние от источника до расчетной точки не более 50 м, то можно положить k
= 1.
В логарифмической форме выражение для определения уровня интенсивности
шума Lon в расчетной точке открытого пространства можно записать в виде
Lоп = LP+ 101gФ- lOlgS/So ,
где So = 1 м2.

23.

Расчет шума для открытого пространства
Расчёт шума в помещении
рис.2
рис.1
Интенсивность звука I в расчётной точке помещения (рис.2) складывается из интенсивности
прямого звука Iпр идущего непосредственно от источника (РТ), и интенсивности отражённого
звука Iотр :
I= Iпр+ Iотр= (РФ/S)+( 4P/В),
Где В – постоянная помещения , В=А(1- αср); А – эквивалентная площадь звукопоглощения;
А= αсрSп; αср – средний коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей помещения
площадью для
Sп; определения
коэффициентуровня
звукопоглощения
α= ния
Iпогл L/п в
Iпадрасчетной
; Iпогл и Iпад
– соответственно
Выражения
звукового давле
точке
помещения в
интенсивность поглощённого
и падающего
звука;
α ≤(Ф/
1. S +4 /В)
логарифмической
форме имеет
вид:
L =величина
L + 10lg
п
р
Соотношение между уровнями звукового давления в расчетной точке для
помещения и открытого пространства имеет вид:
Lп= Lоп + 10lg [ 1+ 4S/(ВФ)] = Lоп +∆ Lп,
где ∆ Lп - добавка, обусловленная влиянием в расчетной точке отраженного

24.

Инфразвук
Наиболее опасные для человека зоны воздействия инфразвука, определяемые
его уровнем и временем воздействия.
Первая зона — смертельное воздействие инфразвука при уровнях,
превышающих 185 дБ, и экспозицией свыше 10 мин.
Вторая зона — действие инфразвука с уровнями от 185 до 145 дБ — вызывает
эффекты, явно опасные для человека.
Ультразвук
По частотному спектру ультразвук классифицируют:
низкочастотный — колебания 1,25 • 104... 1,0 • 105 Гц;
высокочастотный — свыше 1,0 • 105 Гц.
В медицине применяют ультразвуковые исследования с частотой до 3 • 106 Гц.

25.

Классификация неионизирующих
Показатель
техногенныхдиапазон
излучений
частот
длина волны
Статическое
Электри
-
-
поле
ческое
Магнитное
-
-
Электро
Электромагнитное поле
50 Гц
—
магнитное
промышлен
Электромаг
От 10 кГц до 30 кГц
30 км < X < 10 км
нитное излучение радио
От 30 кГц до 3 МГц
100 м < X < 10 км
частотного
От 3 МГц до 30 МГц
10 м < А. < 100 м
диапазона
От 30 МГц до 50 МГц
6 м < X < 10 м
(ЭМИ РЧ)
От 50 МГц до 300 МГц
1м<X<6м
От 300 МГц до 300 ГГц
1 мм < X < 1 м
поле
ной частоты

26.

27.

28.

29.

30.

31.

I = PФ/(kS),
I = Iпр + Iотр = (PФ/S) + {4P/B),
где В — постоянная перемещения, В = А(1 - аср);
А — эквивалентная площадь поглощения, А =
acpSn; acp — средний коэффициент
звукопоглощения внутренних поверхностей
помещения площадью Sn. Коэффициент
звукопоглощения а ά=Iпогл/Iпад, где Iпогл и
Iпад - соответственно интенсивность
поглощенного и падающего звука. Величина а
<= 1.