5 ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Адаптация как процесс самосохранения функ- ционального уровня саморегулируемой системы предусматривает, как известно, выбор функциональной стратегии, обеспечивающий оптимальное выполнение конечной цели поведения биосистемы. Эта стратегия реализуется на фоне особого напряжения регуляторных и метаболических процессов состояния стресса, сущность которого в проявлении защитной реакции той или иной степени выраженности, протекающих в организме постоянно и зависящих от величины фактора и функционального состояния организма (Г. Селье,1990).
Повышение ритма жизни, урбанизация с ее отрицательными экологи- ческими последствиями, коренные социально-экономические и политические преобразования и в этой связи соответствующее нарастание интенсивности и усложнение характера взаимоотношений между людьми значительно повысили нагрузку на жизнеобеспечивающие системы организма (Агаджанян H.A., Катков А.Ю., 1990).
Профессиональная деятельность человека в значительной степени связана с воздействием на организм как физической нагрузки, так и нервно- эмоционального напряжения, а в определенных производственных условиях он испытывает воздействие необычных факторов в окружающей среды, ока- зывающих влияние на его общее состояние, самочувствие и работоспособность. Такие факторы окружающей среды относятся к экстремальным факторам - к крайним и жестким условиям среды, неадекватным врожденным и приобретенным свойствам организма (Матюхин В.А., Разумов А.Н., 1999).
Чрезвычайно важным является системное исследование физиологических функций и деятельности человека в условиях современного производст- ва, с целью поиска путей оптимизации орудий, условий и процессов труда. Для получения исчерпывающей информации о состоянии организма различных категорий лиц, занятых в сфере производственной деятельности, необ-
ходим комплексный подход, опирающийся на современные методы диагно- стики, особое место в котором отводится биохимическому методу исследования. Однако применение биохимических методов исследований при оценке функционального состояния лиц, занятых в сфере производства, существенно затруднено из-за невозможности забора крови из вены и пальца. Это диктует необходимость изучения других биологических жидкостей человека и разработки бескровных методов, которые более пригодны в условиях реальной деятельности. Одной из наиболее доступной для исследования является слюна, а ее количественный и качественный состав зависят от влияния на организм различных эндогенных и экзогенных воздействий (Акинщикова Г.И., РоосалуМ.О., 1981).
В связи с вышеизложенным представляется актуальным исследование состояния функциональных показателей и адаптационных возможностей организма человека в условиях профессиональной деятельности.
Цель работы. Целью настоящей работы явилось изучение направленности адаптационных реакций у лиц, занятых в сфере металлургического производства, в ответ на экстремальные факторы воздействия, определение пороговости компенсаторных механизмов адаптации в зависимости от функционального состояния организма и прогнозирование их устойчивости, а также усовершенствование методов тестирования уровня адаптации организма к неблагоприятным условиям внешней среды.
В соответствии с этой целью нами были определены следующие задачи:
1. В реальных условиях профессиональной деятельности у металлургов различных рабочих специальностей изучить в динамике:
- показатели сердечно-сосудистой системы и биоэлектрическую активность сердца;
- выявить изменения содержания ионов натрия, калия, глюкозы и кор-тизола в слюне.
2. Дать оценку психофизиологического состояния организма рабочих металлургического производства, провести сравнительный и корреляционных анализ физиологических показателей с количественными критериями эмоционального напряжения по психофизиологическим параметрам.
3. Осуществить математическое моделирование процесса адаптации методом корреляционного и множественного регрессионного анализа на основе объединенных в единый спектр показателей физиологического и психофизиологического исследования под воздействием экстремальных факторов на организм рабочих металлургического производства.
4. Разработать профилактические мероприятия с целью предупреждения истощения адаптационных ресурсов организма.
Научная новизна работы.
Впервые в реальных условиях производственной деятельности, при со-четанном воздействии факторов производственной среды и трудового процесса, у рабочих различных специальностей, занятых в сфере металлургического производства, осуществлен комплексный подход к более полному использованию показателей физиологического и психофизиологического обследования для оценки направленности адаптационных реакций у лиц, занятых в сфере производства. Установлены типы динамики электролитного со- става слюны, глюкозы и кортизола. Выявлена корреляционная взаимосвязь психоэмоционального состояния рабочих горячих цехов с физиологическими показателями. Определены наиболее информативные показатели, обеспечивающие прогнозирование возникновения пограничных психофизиологических и связанных с ними соматических расстройств у рабочих металлургического производства.
Научно-практическая значимость.
На основании комплексного исследования разработаны критерии уров-ня адаптации работников металлургического производства, которые позволят выявить:
- уровень адаптированности;
8 - возникновение донозологических состояний для своевременного про-
л. г
ведения профилактических мероприятии с работниками производства.
Усовершенствованы методы тестирования адаптированности организ-ма к неблагоприятным условиям внешней среды и осуществлено математическое моделирование процесса адаптации, позволяющее прогнозировать степень напряжения регуляторных и метаболических процессов в период адаптации к экстремальным воздействиям. Разработаны профилактические мероприятия с целью предупреждения истощения адаптационных резервов организма рабочих-металлургов.
Внедрение в практику: результаты проведенного комплексного исследования являются научным обоснованием для разработки целенаправлен- ных профилактических мероприятий по предупреждению развития погра- ничных психофизиологических и связанных с ними соматических расстройств у рабочих металлургического производства.
Формой внедрения явилось информационное письмо «Оценка функционального состояния металлургов и профилактика истощения адаптационных резервов организма», которое внедрено в процесс трудовой деятельности в цехах ОАО «НЛМК»: Конвертерный цех №.1, Конвертерный цех №2, Огнеупорный цех; а также на металлургических предприятиях: ООО «Промсвязь-Холдинг», ООО «Регион-Телеком», ЗАО «Промсвязь-Инвест», ООО «Промсвязь-Сервис».
Материалы проведенного исследования представляют практический интерес для физиологов, врачей, психологов, педагогов и используются также для проведения лекционных и лабораторных занятий по физиологии и психофизиологии в Липецком государственном педагогическом университете.
Положения, выносимые на защиту.
1. Рабочие в процессе профессиональной деятельности при сочетанном воздействии факторов производственной среды и трудового процесса находятся на разных стадиях адаптации. Показатели функционального состояния
и психологического статуса рабочих свидетельствуют о долгосрочном характере процесса адаптации и характеризуются психофизиологическими сдвигами и дезадаптационными соматическими расстройствами.
2. Системный ответ организма на сочетанное воздействие физических факторов производственной среды и трудового процесса определяется характером воздействующих факторов, их интенсивностью и особенностями реагирования физиологических систем.
3. Динамика физиологических и психофизиологических показателей зависит от уровня адаптации и дает возможность своевременного прогнозирования донозологических состояний.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы, содержащей методики исследования, главы результатов собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, Библиографического списка, включающего 243 отечественных и иностранных источников, приложений.
Диссертация изложена на 154 страницах, иллюстрирована 23 таблицами и 43 рисунками.
10
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Влияние факторов производственной среды на функциональное состояние организма человека
Бурное развитие техники, производства и новых видов технологий не только способствует облегчению жизни современного человека, но одновременно осложняет ее в связи с возрастанием воздействия экстремальных факторов как общей, так и профессиональной экологической среды (Пономарен-коВ.А., 1986).
Экстремальные воздействия на организм влияют на приспособительные механизмы, что приводит к адаптации. Стресс - синдром - это неотъемлемый компонент адаптации ко всем без исключения факторам. Главное его содержание составляет возбуждение высших вегетативных центров и, как следствие, адренергической и гипофизарно-адреналовой систем. В результате реализуется эффект высоких концентраций катехоламинов и глю-кокортикоидов. Оба этих фактора обладают в организме широким диапазоном действия, главная черта которого состоит в мобилизации энергетических и структурных ресурсов организма (Меерсон Ф.З., 1981).
Профессиональная деятельность человека, в зависимости от интенсивных и необычных условий труда, способствует резкому изменению уровня регуляции единого гомеостатического механизма и в конечном итоге срыву адаптации.
Одним из промышленных предприятий, в котором имеют место такие условия труда, является металлургическое производство (Косарев В.В. с соавт., 1998; Петров Г.А., 1999). Занятые в металлургической промышленности люди сталкиваются со следующими профессиональными факторами повреждающего воздействия: загазованность, запыленность, тяжелая физическая нагрузка, гипертермия, эмоциональное напряжение (Гетьман П.И., 1982). Человек в таких условиях испытывает воздействие необычных факторов окружающей среды, оказывающих неблагоприятное влияние на его об-
11
щее состояние, самочувствие и работоспособность. Подобные факторы окружающей среды относятся к экстремальным факторам, то есть к крайним, жестким условиям среды, неадекватным врожденным и приобретенным свойствам организма (Матюхин В.А., Разумов А.Н., 1999). В таких условиях уравновешивание целостного организма с внешней средой достигается только при экономном функционировании нейроэндокринной регуляции систем, ответственных за адаптацию.
Наряду с этим доказано, что длительное воздействие неблагоприятных экологических факторов оказывает влияние на состояние иммунного статуса работников производства (Спиричев В.Б. с соавт., 1991; Серков И.Л. с соавт., 1999).
По данным Тихвинского СБ., Хрущева СВ. (1997), под воздействием физической нагрузки происходят положительные сдвиги в деятельности ЦНС, увеличивается лабильность нервно-мышечного аппарата.
Физические упражнения, не приводящие к переутомлению, увеличивают содержание в крови и выделение с мочой кортикостероидов, катехола-минов, их метаболитов и предшественников. Также важным фактором в изменении активности надпочечников является эмоциональность нагрузки (Виру A.A., 1984; Судаков К.В., 1987).
По данным Чоговадзе A.B. (1984), степень активизации мозгового и коркового слоя надпочечников обусловлена и характером нагрузки. В работах Виру A.A. (1984) также показано, что при физических нагрузках проявляется торможение функциональной активности коры надпочечников, которое не является первичным, а возникает вслед за периодом усиленной деятельности надпочечников. Виру A.A. подчеркивает, что вопросы регуляции мышечной активности не исчерпываются лишь надпочечниковой системой. Физические нагрузки усиливают продукцию аденокортикотропного, сомато-тропного, тиреотропного, но угнетают секрецию гонадотропного гормона гипофиза. Происходят изменения и в деятельности поджелудочной железы,
12
которая вместе с надпочечниками осуществляет регуляцию процессов глико- генолиза, гликолиза.
Использование нагрузок, слишком больших по объему и интенсивно-сти, может привести к нежелательным последствиям, опасным для организма (Бутченко Л.А., Кушаковский М.С., 1985; Тихвинский СБ., 1997).
Исследования Карпмана В.А., Хрущева B.C. (1988) показали прямую связь между степенью нагрузки скелетных мышц и уровнем морфологических и функциональных возможностей органов кровообращения, в частности, массы сердца и его функций: выявлена связь между урежением ЧСС и степенью развития скелетной мускулатуры и уровнем двигательной активности.
Мотылянская P.E. (1986) доказала, что посредством электрокардиогра- фического обследования можно оценить адекватность физической нагрузки. Хорошей реакцией на нагрузку считается сохранение синусового ритма, уменьшение длительности предсердно-желудочкового и внутрижелудочко-вого проведения (которые оцениваются по длительности интервалов PQ и QRS). Если на ЭКГ появляются экстрасистолы, увеличивается предсердно-желудочковое и внутрижелудочковое проведение, уменьшается величина зубца R, появляются отрицательные зубцы Т, то это указывает на неадекват- ность нагрузки или ее чрезмерность.
Формы трудовой деятельности, сопряженные с влиянием неблагопри-ятных факторов среды и эмоциональным стрессом, влияют на неспецифическую резистентность организма и формируют новые механизмы регуляции биологических функций. Это отражается на физической и умственной работоспособности. Такую точку зрения высказывают в своих работах Матюхин В.А., Разумов А.И. (1999). Айдаралиев A.A. с соавт. (1980), Богданов Ю.М. (1982), Агаджанян H.A., Торшин В.И. (1994) придерживаются мнения, что производственная деятельность порождает комплекс специфических условий, вызывающих напряжение организма. Авторы выделяют следующие факторы возмущающего воздействия: нарушение суточного ритма
13
при работе по сменам, повышенная интенсивность труда, загазованность, шум, пыль, постоянное воздействий на организм высоких температур и другие. В настоящее время существует много работ по изучению отдаленных последствий труда в сменных режимах на человеческий организм.
Dablgren К. (1981), Patkai Р. (1981), Ilmarinen J. et al (1981) снижение работоспособности в ночные часы связывают с трофотропной направленностью вегетативных процессов. Социально навязанная ночная производственная нагрузка приводит к уплощению (то есть снижению амплитуды колебаний) суточных ритмов; выброс гормонов надпочечников в неурочное время становится одной из причин нарушения сна. Матюхин В.А. с соавторами (1986) проводили исследования состояния работников производства с при- менением психофизиологических критериев. Была отмечена зависимость нервно-психического состояния от типов трудовой деятельности и условий труда. В то же время перемена сменного графика (в недельном и суточном аспектах) увеличивает нервно-мышечные расстройства и энерготраты организма (Осипова О.В., 1980; Хайтун А.Д., 1982).
Василевский H.H. с соавторами (1978), Слоним А.Д. (1984) в своих работах большое внимание уделили задачам профилактики производственного травматизма, функциональных напряжений, профессиональных заболева-
л.
нии, а также психофизиологическим аспектам адаптации в суровых климатических условиях. Данные авторы изучали динамику функциональных сис-тем на протяжении вахтового цикла и сделали заключение, что выработка адаптивных реакций в значительной степени ограничивается эволюционно детерминированными возможностями в скорости перестройки биологических процессов.
Различными авторами проводились многочисленные исследования по выявлению действия отдельных экологически неблагоприятных факторов на организм человека в условиях металлургического производства (Амангель- дин С.К. с соавт., 1991; Карнаух Н.Г. с соавт., 1993).
14
Микроклимат в конверторных цехах характеризуется повышенной температурой воздуха, инфракрасным излучением от расплавленного металла, шлака, нагретого оборудования, металлоконструкций, стен, пола, подвижностью и влажностью воздуха, которые зависят от внутренних и внешних факторов.
Метеорологические условия на разных участках цеха не одинаковы. Зиньковский М.М. (1979) считает, что вследствие многих технологических операций кислородно-конвертерного производства создаются неблагоприятные условия для обслуживающего персонала.
Источником выделяющего в конверторном отделении тепла служат кожуг и раскаленная горловина конвертера, отходящие газы, расплавленный чугун, а также жидкие шлак и сталь. В разливочном пролете большое количество тепла и раскаленных газов выделяет расплавленный металл, разливаемый в изложнице.
Интенсивность теплооблучения на этих участках колеблется в значительных пределах от 300 до 9000 ккал/(м2 ч).
Привалов М.М., Фрейденберг A.C. (1982) подчеркивают, что вследствие наличия в цехе большого количества выплавляемого металла с температурой 1620-1650°С создаются высокие тепловые напряжения на рабочих местах. Особенно большому тепловому облучению подвергаются конвер-терщики при взятии пробы, замере температуры, осмотре и ремонте горловины конвертера. Температура воздуха на отдельных операциях даже на расстоянии 2-3 м от источника теплоизлучения очень высока, особенно в летнее время (достигает 45 -50°С).
Наличие мощного нагревательного оборудования, расплавленного и раскаленного металла, шлака, агломерата обусловливает огромное тепловыделение в помещении цехов и интенсивное инфракрасное (тепловое), а на некоторых участках и ультрафиолетовое (электродуговые печи) излучение. Перепады температуры в сочетании с интенсивным облучением и сквозняками могут способствовать простудным заболеваниям. Обильное потоотде-
15
ление приводит к временной, но значительной влагопотере, нередко с неко- торым уменьшением массы тела к концу смены, усиленному расходу и потере солей, белков и водорастворимых витаминов. Мацерация и загрязнение кожных покровов является одной из причин гнойничковых заболеваний кожи (Косарев В.В. с соавт., 1998).
Лица, постоянно работающие в производственных условиях, связанных с воздействием на организм высоких температур ( хроническая гипертермия), испытывают поражения ряда физиологических систем: нарушение водно-солевого обмена и функций ЦНС ведет к потере аппетита, понижению желудочной секреции, заболеваниям желудка; расширение сосудов увеличивает нагрузку на сердечную мышцу, поэтому часто возникают тахикардия, гипертрофия и дистрофия миокарда; так как основное количество жидкости теряется через кожу в виде пота, то моча становится более концентрированной, а при употреблении жесткой воды чаще возникает или обостряется по-чечно-каменная болезнь. Также происходит понижение устойчивости организма к отрицательному воздействию других факторов: учащаются случаи производственного травматизма, что связано с нарушениями функций ЦНС; появляется быстрая утомляемость в связи с нарушением кровоснабжения мышц. При острой гипертермии отмечается напряжение процессов терморе- гуляции, что может привести к тепловому удару; в случае обильного потения, приводящего к потере большого количества солей и витаминов, может развиться судорожная болезнь (Габович Р.Д., 1982).
Хроническое воздействие на организм высоких температур приводит к биохимическим изменениям в биологических жидкостях организма. Инфракрасное излучение способствует нарушению проницаемости клеточных мембран, что приводит к изменению соотношения электролитов в плазме крови (Измеров Н.Ф., Суворов Г.А., 2003). Климина Н.В. (1993) отмечает повышение содержания натрия, а также и щелочности слюны при тепловых воздействиях на организм человека. При интенсивном воздействии гипертермии увеличивается активность системы гипофиз-кора надпочечников,
16
симпато-адреналовой системы, угнетение инкреции инсулина и усиление со-*' матотропного гормона, активация перекисного окисления липидов, лабили-
зация клеточных мембран и выход в плазму крови цитозально локализован-ных ферментов. Абдуазимова Л.А. с соавторами в 2001 году установили влияние неблагоприятных производственных факторов на состав и свойства ротовой жидкости.
Одним из неблагоприятных факторов в цехах заводов черной металлургии является шум. Наибольшие уровни интенсивности шума, характеризующегося высокими и средними частотами, имеют место в доменных цехах (90-100 дБ), в ферросплавных (> 100 дБ) и конвертерных (Гетьман П.И., 1982). В настоящее время большое значение приобретают исследования, по-'' зволяющие составить представление о начальных, самых ранних изменени-
w ях, возникающих в организме человека при действии шума. Шум, воздейст-
вуя на организм как стресс-фактор, вызывает изменения реактивности центральной нервной системы, следствием чего является расстройство регулируемых функций органов и систем. При этом данные исследований указывают на то, что изменения в нервной системе наступают значительно раньше, чем в звуковом анализаторе. Чрезмерный шум изменяет функции симпато-адреналовой системы, это выражается в повышении секреции стероидных гормонов (Алексеев СВ., Артамонова В.Г., Суворов Г.А., 1981; Габович Р.Д. с соавт., 1984).
Андреева-Галанина Е.Ц. с соавторами (1972) в своей работе отмечают, что шум может вызывать глубокие нарушения нервной трофики и синтеза макроэргических фосфорных соединений.
При работе конвертеров и при использовании газовых горелок в котле-утилизаторе, при сушке отремонтированных конвертеров и сталеразли-вочных ковшей в воздух производственных помещений попадают токсические газы, концентрация которых в ряде случаев превышает санитарные нормы. Наиболее высокие и часто встречающиеся концентрации окиси угле-
17
рода и сернистого газа имеют место на площадке над работающим конвер- тером в зоне газовых горелок котла-утилизатора.
Нечаев М.А. (1972) акцентирует внимание на том, что в топливном балансе металлургической промышленности различных стран наблюдается непрерывное увеличение доли жидкого и газового топлива. К основным видам топлива автор относит природный, попутный нефтяной, доменный, коксовый, сланцевый газы, а также сжиженные углеводородные газы. Все эти виды топлива являются источниками вредных выбросов (газов, сажи) в окружающую среду.
Нагревательное оборудование, работающее под давлением, и разветвленная сеть коммуникаций являются источниками газовыделений в рабочие помещения, в первую очередь СО.
Использование шихтовых материалов, легирующих и других добавок огромного числа веществ, среди которых немало токсических и раздражающих (Se, Cr, Ni, V, Be), сопряжено с опасностью их воздействия на организм работающих. В черных рудах некоторых месторождений имеются примеси свинца, который при термической обработке испаряется, загрязняя воздушную среду на аглофабриках, в доменных и сталеплавильных цехах.
При сжигании топлива в воздух выбрасываются также зола, сажа, ССЬ, СО, SO3, оксиды азота, ароматические углеводороды и некоторые другие соединения. Сажа содержит вещества, имеющие канцерогенные свойства, а также сернистый газ, угарный газ, углекислый газ, оказывающие токсическое воздействие на организм. Метан, этан, пропан и бутан - основные составляющие природных и попутных нефтяных газов; общий характер действия этих газов на организм напоминает опьянение. Они действуют удушающе вследствие уменьшения кислорода в крови человека (Румянцев Г.И., Вишневская Е.П., 1985).
При коксовании углей в коксовых печах образуется синильная кислота, которая содержится в коксовом и доменном газе и является чрезвычайно |
