高溫高濕環(huán)境對(duì)作業(yè)者反應(yīng)時(shí)間的影響研究

馬 輝，袁曉雨，張 超

(華北科技學(xué)院安全工程學(xué)院，北京 101601)

近年來我國(guó)各行業(yè)蓬勃發(fā)展，冶金、機(jī)械制造、陶瓷、玻璃、建材工業(yè)、發(fā)電廠(熱電站)、造紙業(yè)、紡織印染業(yè)、煤炭開采、建筑業(yè)、制糖業(yè)等都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，其中涉及到的煉鋼、煉鐵、軋鋼、煉焦、鑄造、鍛造、熱處理、爐窯燒制、鍋爐房或鍋爐房間作業(yè)、蒸汽火車、輪船機(jī)房作業(yè)、有熱害深井作業(yè)等均屬高溫高濕作業(yè)范疇。

目前我國(guó)學(xué)者對(duì)高溫高濕環(huán)境影響研究大多集中在體育、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，關(guān)注點(diǎn)集中在高溫高濕環(huán)境對(duì)特殊人群如井工礦的煤礦工人、軍人、消防員、駕駛員等生理指標(biāo)的影響［1－7］，大多研究的是被測(cè)者血壓、腦電圖、熱適應(yīng)性及耐受性等生理指標(biāo)。天津大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在高溫高濕環(huán)境影響研究方面做了很多工作，在熱應(yīng)力概念及評(píng)價(jià)指標(biāo)、高溫、高濕環(huán)境中不同勞動(dòng)強(qiáng)度和不同熱工條件下的人體耐熱極限時(shí)間與WBGT值的關(guān)系曲線繪制，高溫環(huán)境下熱習(xí)服訓(xùn)練和工作效率實(shí)驗(yàn)研究、熱環(huán)境中影響人體耐受能力的生理參數(shù)分析、高溫高濕環(huán)境下人體生理參數(shù)識(shí)別及權(quán)重影響研究、高溫高濕低氧環(huán)境中影響人體耐力的因素、高溫高濕低氧環(huán)境下人體熱耐受性研究等方面均做出了卓有成效的研究成果［8－12］，但大多將高溫高濕環(huán)境對(duì)作業(yè)者生理指標(biāo)的研究較多，對(duì)于心理指標(biāo)的研究較少，且只考慮到高溫高濕環(huán)境對(duì)作業(yè)者舒適性的影響，而未注意到其人的行為的影響。根據(jù)事故致因理論，事故發(fā)生原因?yàn)槿说牟话踩袨椤⑽锏牟话踩珷顟B(tài)和管理的缺陷，按照杜邦公司的統(tǒng)計(jì)，事故中有96%是人的不安全行為引發(fā)的，其中反映時(shí)間延長(zhǎng)是引發(fā)不安全行為的原因之一，故研究高溫高濕微氣候環(huán)境下作業(yè)者不同工作強(qiáng)度下的簡(jiǎn)單反映時(shí)間變化規(guī)律和趨勢(shì)，對(duì)人的不安全行為研究和事故致因模型研究有著重要的意義。

1 高溫高濕作業(yè)環(huán)境及簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)間

關(guān)于高溫高濕環(huán)境概念的界定目前尚不統(tǒng)一，有多種說法，例如:

1.1 高溫高濕作業(yè)環(huán)境界定

1.1.1 高溫作業(yè)環(huán)境

1)何學(xué)秋教授2000年出版的《安全工程學(xué)》中根據(jù)環(huán)境溫度與人體熱平衡之間的關(guān)系，認(rèn)為35℃以上的生活環(huán)境和32℃以上的生產(chǎn)環(huán)境視為高溫環(huán)境。

2)根據(jù)《高溫作業(yè)分級(jí)》GB/T4200—2008，高溫作業(yè)是指在生產(chǎn)勞動(dòng)過程中，其工作地點(diǎn)平均WBGT指數(shù)等于或大于25℃的作業(yè)。

3)工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值GBZ2－2002，工作場(chǎng)所有生產(chǎn)性熱源，其散熱量大于23 w/m3·h或84 kJ/m3·h的車間;或當(dāng)室外實(shí)際出現(xiàn)本地區(qū)夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度時(shí)，工作場(chǎng)所的氣溫高于室外2℃或2℃以上的作業(yè)(含夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度≥30℃地區(qū)的露天作業(yè)，不含礦井下作業(yè))。

4)《工作場(chǎng)所職業(yè)病危害作業(yè)分級(jí) 第3部分:高溫》GBZ/T 229.3－2010依據(jù)勞動(dòng)強(qiáng)度、接觸高溫作業(yè)時(shí)間、WBGT指數(shù)和服裝的阻熱性四個(gè)指標(biāo)將高溫環(huán)境分為輕度危害作業(yè)(Ⅰ級(jí))、中度危害作業(yè)(Ⅱ級(jí))、重度危害作業(yè)(Ⅲ級(jí))和極重度危害作業(yè)(Ⅳ級(jí))4級(jí)，其中WBGT指數(shù)等于或大于29℃，即認(rèn)為高溫環(huán)境是其工作地點(diǎn)平均WBGT指數(shù)等于或大于29℃的作業(yè)。

5)《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GBZ1—2010)》，高溫作業(yè)是指在高氣溫、或有強(qiáng)烈的熱輻射、或伴有高氣濕相結(jié)合的異常氣象條件下，WBGT指數(shù)超過規(guī)定限值的作業(yè)。

考慮實(shí)際作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的簡(jiǎn)便性，本研究中所指的高溫環(huán)境采用《高溫作業(yè)分級(jí)》GB/T4200—2008的界定方法。

1.1.2 高濕作業(yè)環(huán)境界定

目前我國(guó)對(duì)高濕環(huán)境還沒有準(zhǔn)確的定義，通常情況下人體的最適宜相對(duì)濕度是45%－60%，因此大多認(rèn)為相對(duì)濕度在60%以上的環(huán)境稱為高濕環(huán)境，但并沒有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范，因此本研究中也采用慣例。

1.1.3 高溫高濕作業(yè)環(huán)境對(duì)勞動(dòng)者的影響

當(dāng)人體靜止處于高溫高濕環(huán)境中，由于環(huán)境溫度高于體表溫度，導(dǎo)致人體不無法進(jìn)行正常的對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射散熱，而且還會(huì)從熱環(huán)境中獲得熱量，環(huán)境濕度的過大，則會(huì)阻礙蒸發(fā)散熱，長(zhǎng)時(shí)間處于這種環(huán)境，就會(huì)導(dǎo)致人體溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)紊亂，體溫升高，并伴隨出現(xiàn)頭暈、口渴、心跳加快等癥狀。如果人體在高溫高濕環(huán)境中處于勞動(dòng)狀態(tài)，人體做功所產(chǎn)生的大量熱量就沒辦法散發(fā)到環(huán)境當(dāng)中，隨著勞動(dòng)持續(xù)時(shí)間的增長(zhǎng)，人體內(nèi)蓄熱量不斷增加，當(dāng)超過人體可承受范圍時(shí)，熱平衡被打破，造成不適和疲勞，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，甚至妨礙人的行為，引起行為退化［13］。

1.2 簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)間

反應(yīng)時(shí)間也稱反應(yīng)潛伏期或反應(yīng)時(shí)，它是指外界的刺激引起機(jī)體內(nèi)部的生理心理過程，進(jìn)而產(chǎn)生的機(jī)體外效應(yīng)的時(shí)距，是心理實(shí)驗(yàn)中使用最早、應(yīng)用最廣的反應(yīng)變量之一。

簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)間是指給被試者呈現(xiàn)一種刺激，要求被試者以盡快的速度回答那些預(yù)先知道的，而突然出現(xiàn)的信號(hào)的平均時(shí)間。簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)間經(jīng)過一定的練習(xí)之后就可趨于最小極限值，簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)間隨人機(jī)體的狀態(tài)不同而異。機(jī)體對(duì)刺激的適應(yīng)水平，準(zhǔn)備狀態(tài)、疲勞程度等均影響反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短。簡(jiǎn)單反應(yīng)的特點(diǎn)是刺激信號(hào)單一，不必費(fèi)時(shí)間去識(shí)別，判斷、反應(yīng)容易、反應(yīng)時(shí)最短。簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)可以使用簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)測(cè)定儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

人體受到意外事件的傷害構(gòu)成事故，事故發(fā)生之前人的某一感官先觸及到事件的意外，如看到、聽到、嗅到，并將這一感覺信號(hào)傳達(dá)到大腦，此時(shí)的大腦及時(shí)做出反應(yīng)，那么就可以避免事故的發(fā)生，相反反應(yīng)時(shí)間慢，事故就有可能發(fā)生［14］。

在眾多學(xué)者對(duì)反應(yīng)時(shí)間的影響因素研究中，疲勞程度及被測(cè)者所處環(huán)境是其中非常重要的兩大因素，因此本文將圍繞高溫高濕這種極端惡劣條件下工作人群在不同負(fù)重條件下的簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)間展開測(cè)量和分析。

2 實(shí)驗(yàn)研究

2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

本文采用實(shí)驗(yàn)室研究法，模擬高溫高濕環(huán)境的微氣候環(huán)境，觀察被測(cè)者在不同環(huán)境工況和不同工作強(qiáng)度下的簡(jiǎn)單反映時(shí)間，進(jìn)行比較和分析研究，得到人體簡(jiǎn)單反映時(shí)間變化的規(guī)律和趨勢(shì);研究人體人體簡(jiǎn)單反映時(shí)間變化與環(huán)境工況和身體負(fù)荷之間的關(guān)系，以期為高溫高濕極端環(huán)境中作業(yè)者生理、心理健康和勞動(dòng)安全等相關(guān)研究及法律法規(guī)的制定起到借鑒作用。

2.2 實(shí)驗(yàn)要求及器材

2.2.1 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境

本實(shí)驗(yàn)是在華北科技學(xué)院安全工程學(xué)院人機(jī)工程實(shí)驗(yàn)室模擬高溫高濕環(huán)境中進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室規(guī)格9.5 m×5.7 m×2.7 m，實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)如圖1－圖2所示。實(shí)驗(yàn)室由高溫高濕作業(yè)環(huán)境模擬室和適宜作業(yè)環(huán)境模擬室兩部分構(gòu)成，其中高溫高濕環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)密閉性、保溫性能良好，模擬環(huán)境的可調(diào)溫度為－20oC～60oC，相對(duì)濕度控制范圍為20%～96%，適宜作業(yè)環(huán)境模擬室是為被測(cè)者實(shí)驗(yàn)前提供的休息準(zhǔn)備場(chǎng)所，從而保證被測(cè)者進(jìn)入模擬高溫高濕極端環(huán)境之前各項(xiàng)生理、心理指標(biāo)屬于正常范圍內(nèi)。

圖1 高溫高濕模擬實(shí)驗(yàn)室平面示意圖

圖2 高溫高濕模擬實(shí)驗(yàn)室

實(shí)驗(yàn)中將實(shí)驗(yàn)高溫高濕環(huán)境條件設(shè)定為兩種工況，分別是溫度:21℃，濕度:60%;溫度:35℃，濕度:70%。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)儀器采用華東師范大學(xué)科教儀器廠生產(chǎn)EP206P反應(yīng)時(shí)/運(yùn)動(dòng)時(shí)測(cè)定儀反應(yīng)時(shí)間測(cè)定儀，該儀器可進(jìn)行反應(yīng)時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)的測(cè)定，反應(yīng)時(shí)間是指從刺激呈現(xiàn)到外部反應(yīng)時(shí)間開始所用的時(shí)間，運(yùn)動(dòng)時(shí)間是指從開始運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)完成所用的時(shí)間。測(cè)試者按住反應(yīng)鍵，當(dāng)隨機(jī)的刺激呈現(xiàn)，即燈光點(diǎn)亮，儀器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)被試手指離開反應(yīng)鍵時(shí)，計(jì)時(shí)停止，儀器內(nèi)部將自動(dòng)記錄這次的反應(yīng)時(shí)間，于此同時(shí)儀器又開始重新計(jì)時(shí)，當(dāng)被試按下相對(duì)于刺激的目標(biāo)鍵時(shí)，計(jì)時(shí)又停止，儀器內(nèi)部也將自動(dòng)記錄這次的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。如被試錯(cuò)按目標(biāo)減，儀器將認(rèn)為錯(cuò)誤，如運(yùn)動(dòng)時(shí)間超過9.999秒儀器將認(rèn)為錯(cuò)誤，這兩種情況下實(shí)驗(yàn)將無運(yùn)動(dòng)時(shí)間，不計(jì)入總計(jì)。

本研究中僅對(duì)反應(yīng)時(shí)進(jìn)行分析研究，對(duì)于運(yùn)動(dòng)時(shí)的變化趨勢(shì)及反應(yīng)時(shí)和運(yùn)動(dòng)時(shí)的關(guān)聯(lián)度將在后續(xù)研究中逐步深入。

2.2.3 被測(cè)人員的選取

考慮到年齡因素對(duì)高溫高濕作業(yè)環(huán)境作業(yè)不良反應(yīng)的影響，企業(yè)更傾向選取青壯年從事相關(guān)作業(yè)，故本次研究被測(cè)者選取20～25歲6名健康青年，其中3名男性，3名女性，體質(zhì)正常及部分經(jīng)常參加運(yùn)動(dòng)的學(xué)生且無任何疾病史，在北京東燕郊地區(qū)生活至少2年以上，不考慮人體的耐熱差異性。

2.2.4 勞動(dòng)強(qiáng)度

被測(cè)者分別在無負(fù)重作業(yè)和負(fù)重10公斤兩種狀況下連續(xù)工作15分鐘，除非受試人員不能忍受高溫高濕條件或者出現(xiàn)異常。

3 結(jié)果分析

人在極端環(huán)境尤其是高溫高濕環(huán)境中工作時(shí)機(jī)體容易產(chǎn)生疲勞，在人體各項(xiàng)生理指標(biāo)處于低谷時(shí)其表現(xiàn)出來的反映速度與時(shí)間就會(huì)延緩，本實(shí)驗(yàn)中對(duì)樣本簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)的測(cè)定采用反應(yīng)時(shí)測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)量。不同溫度、濕度，不同身體負(fù)荷條件下操作人員的反應(yīng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖3～圖6所示，其中工作條件1指受試人員身體無負(fù)重即單獨(dú)作業(yè);工作條件2指受試人員身體負(fù)重10kg即負(fù)重作業(yè);環(huán)境條件1指溫度21℃，濕度40% ～60%;環(huán)境條件2指溫度35℃，濕度70。

3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總

圖3 環(huán)境條件1和作業(yè)條件1下樣本的反應(yīng)時(shí)間

圖4 環(huán)境條件1和作業(yè)條件2下樣本的反應(yīng)時(shí)間

圖5 環(huán)境條件2和作業(yè)條件1下樣本的反應(yīng)時(shí)間

圖6 環(huán)境條件2和作業(yè)條件2下樣本的反應(yīng)時(shí)間

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

(1)在不改變溫度、濕度的條件下即當(dāng)溫度濕度定為溫度為21℃，濕度為60%或者溫度為35℃，濕度為70%時(shí)，將負(fù)重狀態(tài)從負(fù)重10公斤作業(yè)降低到無負(fù)重作業(yè)，操作人員的反應(yīng)時(shí)間隨著勞動(dòng)強(qiáng)度的降低而縮短。說明在高溫高濕作業(yè)環(huán)境中定時(shí)改變工作種類或者調(diào)整勞動(dòng)強(qiáng)度會(huì)對(duì)反應(yīng)時(shí)間下降產(chǎn)生有利的影響。

(2)在相同種勞動(dòng)強(qiáng)度下，當(dāng)溫度為21℃，濕度為60%時(shí)操作人員的簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)比溫度為30℃ ～35℃ ，濕度為70% ～80%下人的簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)要長(zhǎng)。說明在較短時(shí)間內(nèi)給予操作人員適當(dāng)?shù)膲毫蜻m度加大工作強(qiáng)度會(huì)刺激操作人員的工作激情從而提高反應(yīng)速度，有助于克服工作單一麻痹懶惰的缺陷。

(3)在無負(fù)重作業(yè)情況下，溫度21℃，濕度60%和溫度為30℃ ～35℃ ，濕度為70% ～80%二種不同環(huán)境下，男性被測(cè)者的平均反映時(shí)間與女性被測(cè)者差異不大;當(dāng)負(fù)重10公斤作業(yè)情況下，兩種高溫高濕環(huán)境下男性被測(cè)者的平均反映時(shí)間又短于女性被測(cè)者。在無須負(fù)重作業(yè)的情況下選擇員工可以忽略性別原因，但負(fù)重作業(yè)或者勞動(dòng)強(qiáng)度較大的作業(yè)應(yīng)選派男性作業(yè)者。

(4)由于被測(cè)者個(gè)體差異，簡(jiǎn)單反映時(shí)間也存在較大差異。在選取特定崗位時(shí)可事前對(duì)備選者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，選擇最適合該崗位的作業(yè)者。

4 不足及展望

1)本研究選取的樣本均為20～25歲青年，樣本的數(shù)量以及樣本多樣性有待提高，筆者在后續(xù)工作中將考慮不同年齡段人群處于高溫高濕環(huán)境中相關(guān)生理、心理參數(shù)的觀測(cè)和研究;

2)本實(shí)驗(yàn)中過程較復(fù)雜、測(cè)量過程較長(zhǎng)、干擾因素較多，雖已盡量避免，參數(shù)數(shù)據(jù)難免存在誤差;

3)我國(guó)實(shí)行8小時(shí)工作制，IS07243標(biāo)準(zhǔn)中連續(xù)熱接觸時(shí)間最長(zhǎng)也為8小時(shí)，考慮到試驗(yàn)過程與實(shí)際勞動(dòng)生產(chǎn)過程的近似性，人體在高溫高濕狀態(tài)下的危險(xiǎn)性，將操作人員接受實(shí)驗(yàn)時(shí)間定為15分鐘。筆者在后續(xù)工作中將考慮8小時(shí)連續(xù)處于高溫高濕環(huán)境的作業(yè)者相關(guān)生理、心理參數(shù)的觀測(cè)和研究。

4)反應(yīng)時(shí)和運(yùn)動(dòng)時(shí)的關(guān)聯(lián)度分析本次研究未進(jìn)行，將在后續(xù)研究中深入探討。

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